太阳能电池板的最大功率点跟踪的装置和方法

专利名称：太阳能电池板的最大功率点跟踪的装置和方法
太阳能电池板的最大功率点跟踪的装置和方法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61Λ60，438的优选权，这里引用该申请作为参考。


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.
一入 ，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。
具体实施例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 華禹合。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，S卩，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，S卩，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。曲线212表示太阳辐射比曲线214的太阳辐射大，曲线214表示太阳辐射比曲线 216的太阳辐射大，而曲线216表示太阳辐射比曲线218的太阳辐射大。曲线图200还示 出I-V曲线212、214、216和218的MPP。可以在图2中看到，MPP处的电压一般大致保持相 同，但是MPP处的电流随辐射增加而增大。在MPP处的电流还随温度下降而增大。下面的 公式描述了 I-V 曲线 212、214、216 禾口 218 =MPP 的左边，ΔΙ/Δν > -I/V ；在 MP 处，Δ I/Δ V =-I/V，而在MPP的右边，ΔΙ/Δν >-I/V，其中Δ I/Δ V表示电流变化除以电压变化，而 I/V表示电流除以电压。曲线图200还示出P-V曲线202、204、206和208。P-V曲线202与I-V曲线212 相关联，P-V曲线204与I-V曲线214相关联，P-V曲线206与I-V曲线216相关联，而P-V 曲线208与I-V曲线218相关联。当电压处于最大功率点(Vmpp)处时，太阳能电池板产生 最大功率。当太阳能电池板的电压电平处于Vmpp时，P-V曲线202、204、206和208的斜率是 零(即，曲线是平坦的)；当太阳能电池板的电压电平处于Vmpp之下时，该斜率是正的(即， 曲线正在上升)；当太阳能电池板的电压电平处于Vmpp之上时，该斜率是负的(S卩，曲线正在 下降)。曲线202表示太阳辐射比曲线204的太阳辐射大，曲线204表示太阳辐射比曲线 206的太阳辐射大，而曲线206表示太阳辐射比曲线208的太阳辐射大。可以把MPP描述为P-V曲线上曲线斜率为零的点。可以从图3中的曲线图300看 到，在曲线302的左边，S卩，MPP的左边，曲线302的斜率大于零，即dP/dV > 0，其中P表示 功率，V表示电压，而dP/dV表示P相对于V的导数。在曲线302的右边，S卩，MPP的右边，斜 率小于零，即，dP/dV <0。在MPP处，曲线302的斜率等于零，即，dP/dV = 0。把大于太阳 能电池板的开路电压Vre的电压称为饱和电压(Vsa)，并且没有电流或功率与饱和电压(Vsa) 相关联。
图4示出根据本发明一个实施例的示例性功能方框图。示出系统400，系统400包 括耦合到DC-DC转换器104的太阳能电池板102，DC-DC转换器104耦合到DC-AC逆变器 106。DC-DC转换器104包括耦合到阻抗匹配模块420的MPPT模块410。MPPT模块410接 收通过太阳能电池板102产生的、表示电压(V)和电流(I)的V和I信号。MPPT 410产生 表示MPP的Vkef信号。阻抗匹配模块420接收Vkef信号，并且使用该信号来执行阻抗匹配。 阻抗匹配模块420还可以向AC-DC逆变器106提供包括Vkef信号的信息，并且AC-DC逆变 器可以使用该信息来执行阻抗匹配。图5示出MPPT电路实施例的示例性功能方框图。太阳能电池板102与产生Vkef 信号的MPPT模块410耦合。太阳能电池板102向MPPT模块410提供由太阳能电池板102 产生的、表示电压和电流的信号。MPPT模块410包括与Vkef发生电路560耦合的充电脉冲 发生电路520。MPPT模块410还包括与放电脉冲发生电路540耦合的Δ V和Δ I发生电路 514，放电脉冲发生电路540依次与Vkef发生电路560耦合。充电脉冲发生电路520接收来 自太阳能电池板的V(电压)和1(电流)信号，并且使用它们来产生充电脉冲570。AV和 Δ I发生电路514接收来自太阳能电池板的V(电压)和I (电流)信号，并且使用它们来产 生AV和ΔΙ信号。ΔΥ信号表示V中的变化，而ΔΙ信号表示I中的变化。放电脉冲发生 电路540接收AV和Δ I信号，并且使用它们来产生放电脉冲580。Vkef信号发生电路560 接收充电脉冲570和放电脉冲580，并且使用它们来产生Vkef信号。图6示出MPPT电路的实施例的详细功能方框图。可以在用于DC-DC转换器104 的混合信号功率集成电路芯片(IC)中实现MPPT电路410。MPPT电路410包括AV和Δ I 发生电路514，Δ V和Δ I发生电路514具有耦合到太阳能电池板102的输出电压的比较器 502。可以使太阳能电池板102和包括MPPT电路410的DC-DC转换器104两者都耦合到公 共接地，以致比较器502和太阳能电池板102也耦合到公共接地。比较器502的两个输入引 脚可以耦合到太阳能电池板102的正(Vsen+)和负(Vsen-)DC电压输出端子。比较器502 的输出可以表示太阳能电池板102的输出电压电平V。比较器502可以对从太阳能电池板 102接收到的Vsen+或Vsen-电压信号与零(或地)进行比较，并且提供表示太阳能电池板 102的输出电压电平V的输出信号。AV和Δ I发生电路514还包括耦合到太阳能电池板102的输出电流的比较器 508。太阳能电池板102和包括MPPT电路410的DC-DC转换器104可以耦合到公共接地， 以致比较器508和太阳能电池板102也耦合到公共接地。比较器508的两个输入引脚可以 耦合到太阳能电池板102的正(Isen+)和负(Isen-)DC电流输出端子。因此，太阳能电池 板包括四个输出端子Vsen+、Vsen-、Isen+和Isen-。比较器508的输出可以表示太阳能 电池板102的输出电流电平I。比较器508可以对从太阳能电池板102接收到的Isen+或 Isen-电流信号与零(或地)进行比较，并且提供表示太阳能电池板102输出电流电平I的 输出信号。Δ V和Δ I发生电路514包括取样和保持(S和H)电路504和510。S和H电路是 在一连串规定时刻测量输入信号的一个电路，并且该电路的输出直到进行下一次测量都保 持恒定值，该恒定值对应于最近的测量值。S和H电路504和510可以包括使用电容器进行 存储的模拟电路。电容器是用于积累和保持电荷的一种电子器件。比较器506的输入耦合 到比较器502的输出和S和H电路504的输出。比较器506的输出包括表示太阳能电池板102输出电压变化ΔΥ的信号。比较器512的输入耦合到比较器508的输出和S和H电路 510的输出。比较器512的输出包括表示太阳能电池板102输出电流变化Δ I的信号。因 此，使用比较器506和512分别监视太阳能电池板102的输出电压和电流的变化。提供比较器502和比较器508的输出(即，分别为V和I)作为到电容器充电电路 520的输入。把电路520称为电容器充电电路是因为该电路产生用于使电容器C3充电的充 电脉冲570。可以把脉冲或脉冲信号描述为一个信号，该信号具有信号幅度从基准值到较高 或较低值的快速、瞬态的变化，接着快速返回到基准值的特征。脉冲一般在“导通”(也称之 为“高”)和“截止”状态(也称之为低)之间变化。分别提供比较器506和比较器512的 输出(S卩，AV和ΔΙ)作为电容器放电电路MO的输入。把电路540称为电容器放电电路 540是因为该电路产生用于使电容器C3放电的放电脉冲580。电容器充电电路520包括电流源522、电容器Cl和比较器524，用于产生斜坡 (ramp)波形。电流源是传送电流的电或电子设备。电流源522可以用恒定电流(例如，1 微安(ΙμΑ)使电容器Cl充电。也可以把斜坡波形称为锯齿波形，并且可以描述成如下的 一种波形，该波形在固定时间间隔中随时间线性增加，突然返回到原始电平，并且周期性地 重复这个过程，产生与刀片锯上的齿相似的形状。电容器Cl与电流源522和地耦合。熟悉本领域的技术人员可以理解，来自电流源 522的电流使电容器Cl充电，节点m处的电压会逐渐增高。提供节点m处的电压作为比 较器524的输入。比较器5M因此而接收电压斜坡信号作为输入。比较器5M另一个输入 是比较器502的输出，S卩，表示太阳能电池板102的输出电压电平的电压信号(V)。比较器 524的输出与开关5 耦合。当在节点m处产生的电压斜坡信号电平超过电压信号V电平 时，比较器524的输出激励了开关528，从而导致电流源522和地之间发生短路。短路情况导致电容器Cl完全放电，从而导致节点m处的电压电平下降到零。这依 次导致比较器5M解除对开关528的激励，并且再次使电容器Cl充电以产生节点m处的 电压斜坡信号。不断重复该过程以产生电压斜坡波形。电流源522、电容器Cl、比较器524 和开关5 可以统称为电压斜坡波形发生电路。可以用其它类型的电压斜坡波形发生器来 实现图6的实施例。节点附还与比较器526的输入耦合。所以，比较器526也接收节点附处产生的 电压斜坡波形作为输入信号。还可以把节点m处产生的电压斜坡波形称为电压峰值斜坡， 因为它的峰值等于电压V的电平，如上所述。到比较器526的另一个输入是比较器508的 输出，即，电压I，表示与太阳能电池板102产生的电流对应的检测到的电压。图7a中示出 作为到Vkef发生电路560的输入提供的比较器526的输出。可以在图7a中看到，比较器5 通过对电压峰值斜坡712与电流I 714进行比较 而产生电容器充电脉冲570。当电压峰值斜坡712在电流I 714之下时，脉冲570是高。当 电压峰值斜坡712在电流I 714之上时，脉冲570是低。可以在图7a中看到，对于周期tI; 脉冲570是“导通”或“高”。当V是零时，周期I1开始，并且当V超过I时(在、处)，周 期、结束。也可以把脉冲570的“导通”或“高”状态的长度称为脉冲570的脉冲宽度。脉 冲570的脉宽直接与电流电平714成正比。换言之，较高电流电平714的脉冲570的脉宽 要大于较低电流电平714的脉宽。为了示意的目的，图7a仅描绘了脉冲570的一个周期， 产生脉冲570的连续的周期。
电容器放电电路540包括电流源M2、电容器C2和比较器M4，用于产生斜坡波 形。电流源542可以用恒定电流(例如，1微安(1 μ A))使电容器C2充电。电容器C2与 电流源542和地耦合。熟悉本领域的技术人员可以理解，当来自电流源Μ2的电流使电容 器C2充电时，节点Ν2处的电压变得逐渐增高。提供节点Ν2处的电压作为比较器544的输 入。比较器544因此而接收电压斜坡信号作为输入。比较器544另一个输入是比较器508 的输出，即，表示太阳能电池板102的输出电压电平的变化的电压信号(AV)。比较器Μ4 的输出与开关548耦合。当在节点Ν2处产生的电压斜坡信号电平超过电压信号AV电平 的变化时，比较器Μ4的输出激励了开关Μ8，从而导致电流源542和地之间发生短路。短路情况导致电容器C2完全放电，从而导致节点Ν2处的电压电平下降到零。这依 次导致比较器544解除对开关548的激励，并且再次使电容器C2充电以产生节点Ν2处的 电压斜坡信号。不断重复该过程以产生电压斜坡波形。电流源Μ2、电容器C2、比较器Μ4 和开关548可以统称为电压斜坡波形发生电路。可以用其它类型的电压斜坡波形发生器来 实现图6的实施例。节点Ν2还与比较器Μ6的输入耦合。所以，比较器546也接收节点Ν2处产生的 电压斜坡波形作为输入信号。还可以把节点Ν2处产生的电压斜坡波形称为电压峰值斜坡 的变化，因为它的峰值等于电压信号电平变化Δν，如上所述。到比较器Μ6的另一个输入 是比较器512的输出，S卩，检测到的电流变化Δ I，表示通过太阳能电池板102产生的电流的 变化。图7b中示出作为到Vkef发生电路560的输入提供的比较器526的输出。可以在图7b中看到，比较器546通过对电压变化AV峰值斜坡722与电流变化 Δ I 7 进行比较而产生电容器放电脉冲580。当Δ V峰值斜坡722在Δ I信号电平7Μ之 下时，脉冲580为高。当Δ V峰值斜坡722在Δ I信号电平7Μ之上时，脉冲580为低。可 以在图9b中看到，对于周期 ΔΙ，脉冲580是“导通”或“高”。当V是零时，周期 ΔΙ开始， 并且当Δν超过ΔΙ时(在t,v处)，周期 ΔΙ结束。也可以把脉冲580的“导通”或“高” 状态的长度称为脉冲580的脉冲宽度。脉冲580的脉宽直接与Δ I电平7 成正比。换言 之，较高Δ I电平724的脉冲580的脉宽要大于较低Δ I电平724的脉宽。Veef发生电路560接收来自电路520的电容器充电脉冲570以及来自电路MO的 电容器放电脉冲580。当脉冲570为高时，激励开关Ia(或导通)。当激励了开关Ia时，电 流源562使电容器C3充电。当使电容器C3充电时，节点N3处的电压变得逐渐增高。电容 器C3与电压基准Vkef电耦合，电压基准Vkef是通过节点N3到DC-DC转换器104的阻抗匹配 模块420的输入。也可以把在节点N3处的电压称为VKEF。当脉冲570是低时，解除对开关 Ia的激励(或截止)。当解除了开关Ia的激励时，没有执行通过开关Ia的器件电容器C3的 充电。当电压峰值斜坡712越过电流714时，触发开关Ia到相反的值(即，从截止到导通， 或从导通到截止)。Veef发生电路560还接收来自电路MO的电容器放电脉冲580。当脉冲580为高 时，激励开关Is (或导通)。当激励了开关Is时，电流源564导致器件电容器C3通过开关Is 递增地放电。当电容器C3放电时，节点N3处的电压(Vkef)变得逐渐降低。当脉冲580为 低时，解除对开关Is的激励(或截止)，并且器件电容器C3不放电。当电压变化峰值斜坡 722越过电流变化7M时，触发开关Is到相反的值(即，从截止到导通，或从导通到截止)。本发明的内容是基于两种意见的。一种是通过太阳能电池板所产生的电流和电压在不同的方向上变化。另一种意见是可以使用适配的ΔΥ和ΔΙ以便接近MPPT和保留在 那儿。当电压V和电流I接近MPP点时，AV和Δ I的增量将减少以提供较小的步长，以致 在成功迭代期间电流I和电压V不超过MPP点。在实践中，当接近MPP时，Δ V和Δ I增量 的减少将导致放电脉冲信号580的逐渐增高的频率，这依次导致电容器C3的放电增加，从 而降低电容器C3充电正在增加的增量。在MPP处，作为I/V比关系的结果添加到电容器C3 的电荷与作为ΔΙ/ΔΥ比关系的结果从电容器C3除去的电荷是一样的。此外，为了配置负载使其在MPP点的附近并且保留在那儿，适配的电压变化(艮口， “Δν”或“Delta V，)以及电流变化(即，“ Δ I ”或“Delta I”)是有用的，因为这提供了快 速的转换时间和正确的跟踪两者。为了保证已经到达了 MPP点，dP/dV应该等于0，因此遵 循dl/dV = -I/V。因为I/V大于dl/dV，所以将使控制电流源562的开关Ia导通得比控制 电流源564的开关Is更多。因此，电容器C3上的电荷将增加，这将增加用于匹配负载阻抗 的DC-DC转换器的基准电压电平VKEF。当dl/dV = I/V时，电容器C3的变化为零，因为通过 电流源562和开关Ia对C3的充电与同时通过电流源564和开关Is的C3的放电是相等的。 当发生这种情况时，就已经到达稳定态情况和所要求的MPP点。图8示出本发明一个实施例的方法的示例性流程图。根据流程图800，在步骤802 处，接收到表示通过太阳能电池板产生的电压和电流的V和I信号。在步骤804处，使用V 和I信号来确定Δν和Δ I信号，其中ΔV表示V的变化，而Δ I表示I的变化。在步骤 806处，通过使用V和I信号来产生充电脉冲信号。在步骤808处，通过使用AV和ΔΙ信 号来产生放电脉冲信号。在步骤810处，使用充电脉冲使电容器充电，并且使用放电脉冲使 电容器放电。在步骤812处，产生表示电容器电荷水平的基准信号。图9示出本发明一个实施例的另一个方法的流程图。根据流程图900，在步骤902 处，提供图8中产生的基准信号作为到DC-DC转换器的阻抗匹配模块的输入。在步骤904 处，阻抗匹配模块监视基准信号电平。在步骤906处，阻抗匹配模块确定是否已经到达ΜΡΡ。 当基准信号电平稳定时，就到达了 ΜΡΡ，这发生在添加到电容器的电荷量与从电容器除去的 电荷量是一样的时候，从而使电容器的电荷水平保持在稳定的水平。通过使用上述充电和放电脉冲信号使电容器充电和放电。当到达MPP时，AV和 Δ I信号电平变得逐渐减小，这依次导致放电脉冲信号的频率增加。当放电脉冲信号的频率 增加时，即使在充电脉冲信号的脉宽大于放电脉冲信号的脉宽的情况下，电容器也更多地 放电。这导致增加电容器的电荷水平的增量的减少，因为充电脉冲信号导致电容器的充电。 在步骤908处，使用基准信号来执行负载的阻抗匹配，以致设置负载使之工作在或接近MPP 处。下面提供通过本发明实施例实现的方法的数学证明。使用下面的公式1-3来确定 电容器的瞬时电压，例如，图8中的电容器C3。熟悉本领域普通技术的人员会理解，根据公 式1-3，瞬时电容器电压Ve是跨越电容器的初始电压Ve(O)、添加到电容器的电荷和从电容 器除去的电荷的一个因子。在公式1-3中，C表示电容器的电容值，/表示积分，V表示电 压，而I表示电流，以前已经描述过数个其它的项，例如，参考图9a和9b。η表示在、发生 期间可以发生持续期 ΔΙ的次数。所以，例如，如果、表示4毫秒，而 ΔΙ表示1毫秒，则η 应该是4。
权利要求
1.一种用于跟踪太阳能电池板的最大功率点(MPP)的电路，包括 耦合到电容器的第一和第二脉冲发生部件，其中第一脉冲发生部件用于根据由太阳能电池板所产生的电压和电流产生使电容器充电 的脉冲信号；第二脉冲发生部件用于根据由太阳能电池板所产生的电压和电流的变化产生使电容 器放电的脉冲信号；以及所述电容器用于产生表示太阳能电池板的MPP的信号。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，在硬件中实施所述第一和第二脉冲发生部件。
3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，使用模拟器件实施所述第一和第二脉冲发 生部件。
4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括 耦合到太阳能电池板的输入部件；以及所述输入部件包括第一和第二取样和保持部件以及第一和第二比较器；其中， 第一取样和保持部件和第一比较器用于产生表示太阳能电池板所产生的电压的变化 的信号；以及第二取样和保持部件和第二比较器用于产生表示太阳能电池板所产生的电流的变化 的信号。
5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，取样和保持部件包括电容器。
6.如权利要求1所述的电路，其特征在于，第一脉冲发生部件包括第一电压斜坡信号发生电路和第三比较器；其中， 第一斜坡电压发生电路用于产生第一电压斜坡信号，所述第一电压斜坡信号具有由太 阳能电池板所产生的电压确定的峰值；以及所述第三比较器用于根据第一电压斜坡信号和太阳能电池板所产生的电流产生使电 容器充电的脉冲信号。
7.如权利要求1所述的电路，其特征在于，第二脉冲发生部件包括第二电压斜坡信号发生电路以及第四比较器；其中， 第二斜坡电压发生电路用于产生第二电压斜坡信号，所述第二电压斜坡信号具有由太 阳能电池板所产生的电压的变化确定的峰值；以及第四比较器用于根据第二电压斜坡信号和太阳能电池板所产生的电流的变化产生使 电容器放电的脉冲信号。
8.如权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括输出部件，所述输出部件包括第一和第二电流源、第一和第二开关以及电容器；其中， 由第一脉冲发生部件产生的脉冲信号用于使第一开关接通； 当第一开关接通时，第一电流源使电容器充电； 由第二脉冲发生部件产生的脉冲信号用于使第二开关接通；以及 当第二开关接通时，第二电流源使电容器放电；以及如果电容器的电荷水平是稳定的，则所述输出部件用于产生表示太阳能电池板的MPP 的信号。
9.如权利要求8所述的电路，其特征在于，如果由第一脉冲发生部件产生的脉冲信号处于高状态，则接通所述第一开关； 如果由第二脉冲信号发生部件产生的脉冲信号处于高状态，则接通所述第二开关。
10.如权利要求8所述的电路，其特征在于，可以同时使所述电容器充电和放电。
11.如权利要求1所述的电路，其特征在于， 在DC-DC转换器中实施所述电路；DC-DC转换器与DC-AC逆变器耦合；以及DC-AC逆变器与负载耦合，其中，使用由电容器产生的信号对负载执行阻抗匹配。
12.如权利要求1所述的电路，其特征在于，电容器的电荷水平变化的增量随着太阳能 电池板所产生的电压和电流接近太阳能电池板的MPP而减少。
13.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述太阳能电池板可以包括一个或多个光 伏(PV)电池。
14.一种用于确定和保持太阳能电池板的最大功率点(MPP)的方法，包括 监视所述太阳能电池板产生的电压和电流；根据所述太阳能电池板产生的电压和电流产生第一脉冲信号； 根据所述太阳能电池板产生的电压和电流的变化产生第二脉冲信号； 使用第一脉冲信号使电容器充电； 使用第二脉冲信号使电容器放电；以及 产生表示电容器的电荷水平的基准信号。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，如果所述基准信号提供稳定的信号电平， 则所述基准信号就表示MPP。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，太阳能电池板所产生的电压和电流变化 的增量随着所述基准信号接近所述太阳能电池板的MPP而减少。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，使用所述基准信号来执行阻抗匹配。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，同时使所述电容器充电和放电。
19.一种太阳能发电系统，包括包括一个或多个太阳能电池的太阳能电池板，耦合到用于跟踪太阳能电池板的最大功 率点(MPP)的电路；所述电路与DC-DC转换器耦合；所述DC-DC转换器与DC-AC转换器耦合；以及所述DC-AC转换器与电网耦合，其中，所述电路包括输入部件，用于处理表示太阳电能池板所产生的电压的第一信号以及表示太阳电能池 板所产生的电流的第二信号；所述输入部件与第一和第二脉冲发生部件耦合；所述输入部件用于产生表示第一信号电平变化的第三信号以及表示第二信号电平变 化的第四信号；所述输入部件用于向第二脉冲发生部件提供第三和第四信号； 所述第一脉冲发生部件用于通过使用第一和第二信号产生第五信号；所述第二脉冲发生部件用于通过使用第三和第四信号产生第六信号； 所述输出部件与第一和第二脉冲发生部件耦合；所述第一和第二脉冲发生部件用于向所述输出部件提供第五和第六信号； 所述输出部件包括电容器；以及所述输出部件用于产生表示电容器的电荷水平的第七信号；其中， 所述第五和第六信号包括脉冲信号； 所述第五信号用于使电容器充电；以及 所述第六信号用于使电容器放电。
20.如权利要求19所述的太阳能发电系统，其特征在于，如果电容器的电荷水平是稳 定的，则所述第七信号表示所述太阳能电池板的MPP。
全文摘要
揭示了用于跟踪太阳能电池板的最大功率点(MPP)的电路和方法。监视太阳能电池板产生的电压和电流，并且用于产生使电容器充电的脉冲信号。还监视太阳能电池板产生的电压和电流的变化，并且使用该信息来产生使电容器放电的脉冲信号。用充电和放电脉冲信号使电容器充电和放电。产生表示电容器的电荷水平的基准信号。当太阳能电池板产生的电压和电流接近最大功率点(MPP)时，放电脉冲信号的频率变得逐渐增高，以致逐渐以较小的增量发生电容器的充电。当到达MPP时，基准信号电平变得稳定，因为电容器的电荷水平变得稳定。
文档编号H02N6/00GK102064737SQ20101024867
公开日2011年5月18日 申请日期2010年8月2日 优先权日2009年11月12日
发明者Z·穆萨维, 刘军, 裘卫红 申请人:英特赛尔美国股份有限公司