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CN201563081U - 太阳能转换模块及使用其的供电系统 - Google Patents

太阳能转换模块及使用其的供电系统 Download PDF

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Abstract

一种太阳能供电系统包括太阳能转换模块以及逆变电路。其中，太阳能转换模块包括太阳能电池板以及直流模块。太阳能电池板用于将太阳能转换为直流电信号。直流模块包括直流升压电路与最大功率追踪电路，用于将直流电信号进行二阶升压，并调整太阳能电池板的输出功率为最大值。逆变电路用于将直流模块输出的升压后的直流电信号转换为交流电信号并入市电网络。本实用新型中，每个太阳能转换模块集成一个直流模块于其内部，将太阳能电池板输出的直流电信号进行二阶升压，提高升压转换效率；且，最大功率追踪功能可以独立出来，使太阳能电池板准确工作于最大功率输出点；又，多个太阳能转换模块共用一个逆变电路，节约成本。

Description

太阳能转换模块及使用其的供电系统
技术领域
本实用新型涉及太阳能转换模块及使用其的供电系统。
背景技术
随着化石能源的枯竭，太阳能作为最有潜力的能源之一，得到了广泛的应用。目前，利用太阳能供电已成为主要的发展趋势，其是将太阳能电池板输出的直流电转换为交流电并入市电网络，可直接供用户使用。
现有的太阳能供电系统如图1所示，太阳能电池板100是由多个太阳能光电池组成，接收太阳光并转换为直流电压，交流模块200为直流/交流逆变电路，将直流电压转换为220V的市电交流电压并入市电网络300。同时，交流模块200还具有最大功率追踪的功能，其可使太阳能电池板100达到最大功率输出。
然而，图1中每个太阳能电池板100均需要一个交流模块200，其仅适用于小容量的并网，当大功率供电时，则需要多个太阳能模块100，相应地也就需要多个交流模块200，造成成本的浪费；且，每个交流模块200兼具逆变升压与最大功率追踪功能，使得每个太阳能电池板100并不一定准确工作在最大功率输出点；又，交流模块200为单级转换电路，其将太阳能模块100输出的直流电压直接升压并转换为交流市电电压，效率较低。
实用新型内容
有鉴于此，需提供一种具有二阶升压的太阳能转换模块。
还需提供一种低成本、高效率的太阳能供电系统。
本实用新型具体实施方式中的一种太阳能转换模块，用于将太阳能转换为直流电，包括太阳能电池板以及直流模块。太阳能电池板用于将太阳能转换为直流电信号。直流模块包括直流升压电路与最大功率追踪电路，用于将所述直流电信号进行二阶升压，并调整所述太阳能电池板的输出功率为最大值。
本实用新型具体实施方式中的一种太阳能供电系统，用于将太阳能转换为电能，包括至少一个太阳能转换模块以及逆变电路。其中，所述太阳能转换模块并行连接，用于将太阳能转换为电能，每个太阳能转换模块均包括太阳能电池板以及直流模块。太阳能电池板用于将太阳能转换为直流电信号。直流模块包括直流升压电路与最大功率追踪电路，用于将所述直流电信号进行二阶升压，并调整所述太阳能电池板的输出功率为最大值。逆变电路用于将所述太阳能转换模块输出的升压后的直流电信号转换为交流电信号并入市电网络。
本实用新型中，每个太阳能转换模块集成一个直流模块于其内部，将太阳能电池板输出的直流电信号进行二阶升压，提高升压转换效率；且，最大功率追踪功能可以独立出来，使太阳能电池板准确工作于最大功率输出点；又，多个太阳能转换模块共用一个逆变电路，节约成本。
附图说明
图1所示为现有的太阳能供电系统；
图2所示为本实用新型一实施方式中太阳能供电系统的模块图；
图3所示为本实用新型图2中直流模块的具体电路图；
图4所示为本实用新型另一实施方式中太阳能供电系统的模块图。
具体实施方式
图2所示为本实用新型一实施方式中太阳能供电系统的模块图，用于将太阳能转换为电能对直流负载30进行供电或者直接并入市电网络40，其包括太阳能转换模块10以及逆变电路20。
其中，太阳能转换模块10包括太阳能电池板11以及直流模块12。本实施方式中，太阳能电池板11包括多个太阳能光电池，其可以选择性的串联或者并联，具体视太阳能电池板11的容量而定，用于将太阳能转换为直流电信号。直流模块12包括直流升压电路21以及最大功率追踪电路22，用于将所述直流电信号进行二阶升压，并调整太阳能电池板11的输出功率为最大值。逆变电路20用于将直流模块12输出的升压后的直流电信号转换为交流电信号并入市电网路40。
本实施方式中，太阳能转换模块10输出400V的直流电信号，直流负载30可以通过升压/降压电路(图中未示出)连接至其输出端，使得转换后的直流电信号可以供给直流负载30使用。
本实施方式的直流模块12中，直流升压电路21主要是升压作用，最大功率追踪电路22主要是最大功率追踪作用，二者依次连接于太阳能电池板11，实现先升压后追踪最大功率。本实用新型其他实施方式中，上述二者电路的位置可以对调，实现先追踪最大功率后升压。
图3为本实用新型图2中直流模块12的具体电路图。其中，直流升压电路21包括桥式电路211、变压电路212以及控制电路213。本实施方式中，桥式电路211是全桥架构，用于将太阳能电池板11输出的直流电信号转换为方波信号。其他实施方式中，桥式电路211可以是半桥架构、推挽式架构(push-pull)或者其他。
变压电路212用于将转换后的直流电信号，即，方波信号，进行第一阶升压，其包括变压器T以及两个二极管D1、D2。变压器T的初级绕组与桥式电路211相连。两个二极管D1、D2的阳极分别与变压器T次级绕组高压端与低压端相连，其阴极连接在一起，用于整流滤波。
控制电路213与桥式电路211相连，用于控制桥式电路211的占空比(duty)为一固定值。
最大功率追踪电路22包括直流转换电路221、脉宽调变(Pulse-Width Modulation，PWM)控制电路222、最大功率模块223、电压侦测电路224以及电流侦测电路225。本实施方式中，直流转换电路221为直流升压电路，即，典型的boost升压电路，其与变压电路212相连，用于将第一阶升压后的直流电信号进行第二阶升压，其包括电感L、二极管D3、晶体管M以及电容C。二极管D3的阳极通过电感L连接于变压器T次级绕组高压端。晶体管M为场效应晶体管，其与电容C并行连接于最大功率追踪电路22的两个输出端之间，且其控制端与PWM控制电路222相连。二极管D3的阴极与电容C的一端相连。
电压侦测电路224与电流侦测电路225均与太阳能电池板11相连，用于侦测太阳能电池板11的电压与电流，并传送至最大功率模块223。最大功率模块224与电压侦测电路224与电流侦测电路225相连，用于根据侦测到的电压与电流计算目前太阳能电池板11的输出功率。PWM控制电路222连接最大功率模块223与直流转换电路221之间，用于根据计算出的最大功率改变晶体管M的占空比，从而调整太阳能电池板11输出功率为最大值，且同时使得直流模块12转换后的直流电压可以满足后端负载的要求，例如，400V。
本实施方式中，电压侦测电路224、电流侦测电路225、最大功率模块223以及PWM控制电路222均为现有的电路架构，故在此不再具体描述。
图4为本实用新型另一实施方式中太阳能供电系统的模块图，其包括多个太阳能转换模块10’，相互之间并行连接后在接至直流负载30或者透过逆变电路20’并入市电网路40。本实施方式中，每个太阳能转换模块10’与图2中太阳能转换模块10相同，故不再描述。
本实用新型中，每个太阳能转换模块集成一个直流模块于其内部，将太阳能电池板输出的直流电信号进行二阶升压，提高升压转换效率；且，最大功率追踪功能独立出来，使太阳能电池板准确工作于最大功率输出点；又，多个太阳能转换模块共用一个逆变电路，节约成本。

Claims (8)

1.一种太阳能转换模块，用于将太阳能转换为直流电信号，其特征在于，包括：
太阳能电池板，用于将太阳能转换为直流电信号；以及
直流模块，其包括：
直流升压电路，用于将所述直流电信号进行第一阶升压；以及
最大功率追踪电路，用于将所述直流电信号进行二阶升压，并调整所述太阳能电池板的输出功率为最大值。
2.如权利要求1所述的太阳能转换模块，其特征在于，所述直流升压电路包括：
桥式电路，用于转换所述直流电信号；
变压电路，用于将转换后的直流电信号进行第一阶升压；以及
控制电路，用于控制所述桥式电路的占空比为固定值。
3.如权利要求2所述的太阳能转换模块，其特征在于，所述桥式电路可以是全桥架构、半桥架构或者推挽式架构。
4.如权利要求2所述的太阳能转换模块，其特征在于，所述最大功率追踪电路包括：
直流转换电路，与所述变压电路相连，用于将第一阶升压后的直流电信号进行第二阶升压；
电压侦测电路，与所述太阳能电池板相连，用于侦测所述太阳能电池板的电压；
电流侦测电路，与所述太阳能电池板相连，用于侦测所述太阳能电池板的电流；
最大功率模块，与所述电压侦测电路以及电流侦测电路相连，用于根据侦测到的电压与电流计算目前所述太阳能电池板的输出功率；以及
脉宽调变控制电路，连接于所述最大功率模块与所述直流转换电路之间，用于根据计算出的太阳能电池板的输出功率控制所述直流转换电路，从而调整所述太阳能电池板输出最大功率。
5.如权利要求4所述的太阳能转换模块，其特征在于，所述直流转换电路是直流升压电路。
6.如权利要求5所述的太阳能转换模块，其特征在于，所述直流升压电路包括：
晶体管，其控制端与所述脉宽调变控制电路相连，用于藉由所述脉宽调变控制电路改变其占空比；以及
电容，与所述晶体管并行连接至所述最大功率追踪电路的输出端之间，用于对所述二阶升压后的直流信号进行滤波。
7.一种太阳能供电系统，用于将太阳能转换为电能为直流负载供电或者并入市电网络，其特征在于，包括：
至少一个如权利要求1至6任一项所述的太阳能转换模块，用于将太阳能转换为直流电信号；以及
逆变电路，用于将所述多个太阳能模块输出的直流电信号转换为交流电信号并入市电网路。
8.如权利要求7所述的太阳能供电系统，其特征在于，所述太阳能转换模块为多个，彼此之间相互并行连接。
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