[发明专利]太阳能电池板的最大功率点跟踪的装置和方法

说明书

有关申请的交叉参考

本申请要求2009年11月12日提交的、题为“FAST RESPONSE MAXIMUM POWERTRACKER”的美国临时专利申请61/260,438的优选权，这里引用该申请作为参考。

附图说明

考虑到下列详细说明以及附图，本发明的目的和优点会变得显而易见，在所有的附图中，相同的附图标记表示相同的部件，在附图中：

图1示出根据本发明一个实施例的功率系统的示例性方框图；

图2示出太阳能电池板的示例性I-V(电流-电压)曲线和P-V(功率-电压)曲线；

图3示出太阳能电池板的示例性P-V曲线；

图4示出根据本发明一个实施例的DC-DC转换器的示例性高级功能方框图；

图5示出根据本发明一个实施例的最大功率点跟踪器(MPPT)的示例性高级功能方框图；

图6示出根据本发明一个实施例的MPPT的示例性电路和信号；

图7a和7b示出根据本发明一个实施例的、由MPPT产生的示例性波形；

图8示出根据本发明一个实施例的示例性方法；以及

图9示出根据本发明一个实施例的另一个示例性方法。

具体实施方式

本发明的一些实施例涉及用于跟踪太阳能电池板的最大功率点(MPP)并且使太阳能电池板在MPP处工作的方法和装置。本发明的实施例是优越的，并且提供快的转换时间和正确的跟踪，而无需用于处理数学方程式或算法的软件或复杂系统。参考附图描述所要求权益的主题，其中在所有附图中，使用相同的附图标记来表示相同的元件。在下面的说明中，为了说明的目的，阐明了许多特定的细节和例子，以便提供对本发明的一些实施例的透彻的理解。

熟悉本领域普通技术的人员会理解，实践本发明的一些实施例而无需这些特定的细节，并且不受到这些特定的细节和例子的限制。熟悉本领域普通技术的人员还会理解，以方框图形成示出了众知的结构和设备，以便便于描述所要求权益的主题。此外这里使用“示例性”这个词来表示作为一个例子、实例或示意。不必定把这里作为“示例性”描述的任何方面或设计解释为较佳的或优于其它方面或设计的。而是，旨在使示例性这个词的使用表示具体方式中的概念。同样，这里使用“耦合”这个词来表示直接的或间接的电的或机械的耦合。

图1示出系统100的示例性方框图，其中实现了本发明一个实施例的电路和方法。系统100包括用于接收阳光并产生电压(V)和电流(I)的太阳能电池板102。太阳能电池板102与DC-DC转换器104耦合。DC-DC转换器104是把直流(DC)源从一个电压电平转换到另一个电压电平的电路。为了把最大功率量传送到负载，在太阳能电池板102和负载110之间设置了DC-DC转换器104，以使太阳能电池板102的阻抗与负载110匹配。阻抗匹配是将电负载的输入阻抗设置成等于它所耦合的电源的输出阻抗的电子设计实际做法，通常是为了使功率传输最大化并使来自负载的反射最小化。

DC-DC转换器104包括用于产生指示MPP和DC-DC转换器的基准信号的电路，并且使用基准信号来跟踪MPP和执行与负载110的阻抗匹配。DC-DC转换器104与DC-AC逆变器106耦合，DC-AC逆变器106依次与电网108耦合。DC-AC逆变器是把直流(DC)转换成交流(AC)的设备。电网可以包括许多电源线、变压器和在地理区域中分配电源所使用的相关联的设备。负载110可以包括使用电的任何设备，包括工业负载、商用负载、家用电器等。

太阳能电池板捕获阳光，并且使用光伏(PV)电池把阳光转换成电。图2示出根据本发明一个实施例的示例性太阳能电池板在各个太阳辐射等级时的P-V(功率-电压)曲线和I-V(电流-电压)曲线。根据示例性曲线图200，太阳能电池板产生的电压的范围是从0到约22伏，太阳能电池板产生的电流的范围是从0到约8毫安，并且太阳能电池板产生的功率的范围是从0到约20瓦。可以从示例性I-V曲线212、214、216和218观察到，太阳能电池板在A点处提供最大电流，即，在0伏(或短路电压)处。示例性I-V曲线212、214、216和218还示出太阳能电池板在B点处提供零电流，即，在约22伏(或开路电压)处。对于每一根I-V曲线212、214、216和218，当太阳能电池板电压从短路电压上升到开路电压时，太阳能电池板电流等级变得逐渐减小。