专利名称：具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统及转换方法
具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统及转换方法技术领域
本发明有关一种独立型太阳能转换系统，且特别有关于一种具有最大功率点追踪 的独立型太阳能转换系统及转换方法。
背景技术：
太阳能光电系统主要是通过太阳能板进行光电转换而产生直流电源，再经由电力 调节器将直流电源转换成交流电源以供负载使用或馈入市电的总线与市电同步并联运转。 因此，就功能而言，小型分散式发电系统可区分为以下三种类型:(I)独立型(Stand-alone system)、(2)市电并联型(grid-connection system)以及(3)混合型(hybrid system)。独 立型系统所指的是太阳能光电系统没有与其他电源连结运转，只能直接供给系统所接的负 载，所以此系统较适合用于偏远地区或海上孤岛等没有市电供应的地方。负载所有电力来 源均为风力或太阳能，太阳能除了能提供负载用电外，则可将多余能量对蓄电池(battery) 充电；当太阳能电力瞬间不足以提供负载所需电力时，则由蓄电池提供。市电并联型系统 所指的是太阳能光电系统与电力公司网络并联，只要市电电力可正常送达的任何地点均适 用此类系统。若太阳能光电系统发电量大于负载需求，则可将多余电力逆潮流馈入市电，反 之，当太阳能光电系统发电量不足负载使用时，市电将可供应不足的部分。此外，为了因应 电力品质不稳定的问题，而发展出混合型系统。太阳能光电系统于市电停止供电时，通过搭 配蓄电池组使用，可立即与市电隔离，形成独立运转供电，以提供短暂电力。等到市电恢复 供电时，太阳能光电系统则恢复与市电并联，同时也对蓄电池组进行充电。
由于日照强度大小以及工作环境温度高低为影响太阳能板特性的两个重要因素。 当太阳能板在瞬息万变的环境下工作时，温度与照度无时无刻都在改变，因此其外接负载 必须适当地加以控制，才能取得太阳能板的最大功率，否则太阳能板将可能因周遭环境条 件的变化而无法提供足够的能量给负载，因而导致电压崩溃(降至零伏特)并造成应用上 的缺失。因此，可应用最大功率点追踪的控制技术(maximum power point tracing,MPPT), 可提升太阳能发电的整体效率。
因此，如何设计出一种具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统及转换方 法，通过控制转换器的储能电容电压，并结合最大功率点追踪控制，乃为本案发明人所欲行 克服并加以解决的一大课题。发明内容
本发明的一目的在于提供一种具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统，以 克服现有技术存在的上述问题。
因此本发明的具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统，通过一太阳光伏模 块输出一直流电流与一直流电压，并经过转换该直流电流与该直流电压，以对一负载供电。 该具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统包含一第一直流-直流转换装置、一第二 直流-直流转换装置以及一控制器装置。
该第-直流-直流转换装置电性连接该太阳光伏模块，以接收该直流电压并转换 该直流电压的电压电平，并提供一电容电压。该第二直流-直流转换装置电性连接该第一 直流-直流转换装置，以接收该电容电压并转换该电容电压的电压电平，进而提供该负载 供电所需的电压。该控制器装置电性连接该第一直流-直流转换装置与该第二直流-直流 转换装置。
该控制器装置包含一第一比较单元与一第二比较单元。该第一比较单元接收该 电容电压与一第一电容电压命令值，以比较该电容电压与该第一电容电压命令值。该第二 比较单元接收该电容电压与一第二电容电压命令值，以比较该电容电压与该第二电容电压 命令值。其中，当该第一电容电压命令值大于该电容电压时，该控制器装置控制该第一直 流-直流转换装置增加输入的能量；当该第一电容电压命令值小于该电容电压时，该控制 器装置控制该第一直流-直流转换装置减少输入的能量；当该第二电容电压命令值大于该 电容电压时，该控制器装置控制该第二直流-直流转换装置减少输出的能量；当该第二电 容电压命令值小于该电容电压时，该控制器装置控制该第二直流-直流转换装置增加输出 的能量；其中该第一电容电压命令值大于该第二电容电压命令值。
本发明的另一目的在于提供一种具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换方法， 以克服现有中存在的上述技术问题。
因此本发明的具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换方法，通过一太阳光伏模 块输出一直流电流与一直流电压，并经过转换该直流电流与该直流电压，以对一负载供电。 该具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统的操作方法包含下列步骤:(a)提供一第 一直流-直流转换装置，以接收该直流电压并转换该直流电压的电压电平，进而提供一电 容电压；(b)提供一第二直流-直流转换装置，以接收该电容电压并转换该电容电压的电 压电平，进而提供该负载供电所需的电压；(C)提供一控制器装置，具有一第一比较单元与 一第二比较单兀；该第一比较单兀接收该电容电压与一第一电容电压命令值，以比较该电 容电压与该第一电容电压命令值；该第二比较单元接收该电容电压与一第二电容电压命令 值，以比较该电容电压与该第二电容电压命令值；(d)当该第一电容电压命令值大于该电 容电压时，该控制器装置控制该第一直流-直流转换装置增加输入的能量；当该第一电容 电压命令值小于该电容电压时，该控制器装置控制该第一直流-直流转换装置减少输入的 能量；(e)当该第二电容电压命令值大于该电容电压时，该控制器装置控制该第二直流-直 流转换装置减少输出的能量；当该第二电容电压命令值小于该电容电压时，该控制器装置 控制该第二直流-直流转换装置增加输出的能量，其中该第二电容电压命令值小于该第一 电容电压命令值。
为了能更进一步了解本发明所达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅 以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且 具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
图1为本发明具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统的方块示意图2为本发明该独立型太阳能转换系统的一控制器装置的方块示意图3为本发明该控制器装置的方块示意图4为本发明最大功率点追踪的不意图5为本发明具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换方法的流程图。
其中，附图标记说明如下:
10:第一直流-直流转换装置
20:第二直流-直流转换装置
30:控制器装置
310:第一比较单元
312:输入能量控制模块
3122:电容电压控制单元
3124:输入电压控制单元
3126:输入电流控制单元
3128:第一控制信号产生单元
320:第二比较单元
322:输出能量控制模块
3222:输出电流控制单元
3224:第二控制信号产生单元
3226:功率前馈单元
Vpv:直流电压
Ipv:直流电流
Vb:电容电压
Vb_p1:第一电容电压命令值
Vb_po:第二电容电压命令值
AVbl:第一电压差值
AVb2:第二电压差值
Vb_max:电容电压最大值
AVst印:电压扰动变化值
SlOO S500:步骤具体实施方式
有关本发明的技术内容及详细说明，配合图式说明如下:
请参见图1，为本发明具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统的方块示意 图。该具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统，通过一太阳光伏模块(未标示)输 出一直流电流Ipv与一直流电压Vpv，并经过转换该直流电流Ipv与该直流电压Vpv，以对 一负载(未标不)供电。该具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统包含一第一直 流-直流转换装置10、一第二直流-直流转换装置20以及一控制器装置30。
该第一直流-直流转换装置10电性连接该太阳光伏模块，以接收该直流电压Vpv 并转换该直流电压Vpv的电压电平，并提供一电容电压Vb。该第二直流-直流转换装置20 电性连接该第一直流-直流转换装置10，以接收该电容电压Vb并转换该电容电压Vb的电 压电平，进而提供该负载供电所需的电压。此外，该具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统还包含一缓冲电容器(未标示)电性并联连接该第一直流-直流转换装置10与该 第二直流-直流转换装置20，以提供该第一直流-直流转换装置10与该第二直流-直流转 换装置20间的能量缓冲。
配合参见图2，为本发明该独立型太阳能转换系统的一控制器装置的方块示意图。 该控制器装置30电性连接该第一直流-直流转换装置10与该第二直流-直流转换装置 20。该控制器装置30包含一第一比较单元310、一第二比较单元320。该第一比较单元310 接收该电容电压Vb与一第一电容电压命令值Vb_pi,以比较该电容电压Vb与该第一电容 电压命令值Vb_pi。该第二比较单元320接收该电容电压Vb与一第二电容电压命令值Vb_ Po，以比较该电容电压Vb与该第二电容电压命令值Vb_po。其中，当该第一电容电压命令值 Vb_pi大于该电容电压Vb时(也即，Vb_p1-Vb > O)，该控制器装置30控制该第一直流-直 流转换装置10增加输入的能量。反之，当该第一电容电压命令值Vb_pi小于该电容电压Vb 时(也即，Vb_p1-Vb < O)，该控制器装置30控制该第一直流-直流转换装置10减少输入 的能量。当该第二电容电压命令值Vb_po大于该电容电压Vb时(也即，Vb-Vb_po < 0)，该 控制器装置30控制该第二直流-直流转换装置20减少输出的能量。当该第二电容电压命 令值Vb_po小于该电容电压Vb时(也即，Vb-Vb_po > O)，该控制器装置30控制该第二直 流-直流转换装置20增加输出的能量。
因为该独立型太阳能转换系统的能量状况不外乎下列两种:一、输入能量大于输 出能量；二、输入能量小于输出能量，因此，就针对这两种操作状况，利用对该电容电压Vb 的判断，提供能量的控制。简言之，当输入能量大于输出能量时，该电容电压Vb会较大；反 之，当输入能量小于输出能量时，该电容电压Vb会较小。因此，可利用该电容电压Vb大小， 反应出该独立型太阳能转换系统的输入能量与输出能量之间的关系。
再请参见图1，为了方便说明该具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统的 操作以下将以假设数据为例加以说明。假设在一稳态(steady state)操作下，该第一电容 电压命令值Vb_pi为410伏特。并且，由于在本发明中，该第一电容电压命令值Vb_pi大于 该第二电容电压命令值Vb_po,因此,假设该第二电容电压命令值Vb_po小于该第一电容电 压命令值Vb_pi为10伏特，因此，该第二电容电压命令值Vb_po为400伏特。再者，配合该 电容电压Vb的不同(三种)电压区间，因此，该独立型太阳能转换系统的操作可分别以下 二种:
—、状况A:假设该电容电压Vb为300伏特(皆小于该第一电容电压命令值Vb_ Pi (410伏特)与该第二电容电压命令值Vb_po(400伏特))，因此:
1、对输入能量控制而言，该第一电容电压命令值Vb_pi大于该电容电压Vb (也即， Vb_p1-Vb = 410-300 > 0，为正值)，该控制器装置30控制该第一直流-直流转换装置10 增加输入的能量；
2、对输出能量控制而言，该第二电容电压命令值Vb_po大于该电容电压Vb (也即， Vb-Vb_po = 300-400 < 0，为负值)，该控制器装置30控制该第二直流-直流转换装置20 减少输出的能量。
二、状况B:假设该电容电压Vb为405伏特(小于该第一电容电压命令值Vb_ Pi (410伏特)，但大于该第二电容电压命令值Vb_po (400伏特))，因此:
1、对输入能量控制而言，该第一电容电压命令值Vb_pi大于该电容电压Vb(也即，Vb_p1-Vb = 410-405 > 0，为正值)，该控制器装置30控制该第一直流-直流转换装置10增加输入的能量；2、对输出能量控制而言，该第二电容电压命令值Vb_po小于该电容电压Vb (也即，Vb-Vb_po = 405-400 > 0，为正值)，该控制器装置30控制该第二直流-直流转换装置20增加输出的能量。三、状况C:假设该电容电压Vb为420伏特(皆大于该第一电容电压命令值Vb_Pi (410伏特)与该第二电容电压命令值Vb_po(400伏特))，因此:1、对输入能量控制而言，该第一电容电压命令值Vb_pi小于该电容电压Vb(也即，Vb_p1-Vb = 410-420 < 0，为负值)，该控制器装置30控制该第一直流-直流转换装置10减少输入的能量；2、对输出能量控制而言，该第二电容电压命令值Vb_po小于该电容电压Vb (也即，Vb-Vb_po = 420-400 > 0，为正值)，该控制器装置30控制该第二直流-直流转换装置20增加输出的能量。在本发明中，该第一电容电压命令值Vb_pi与该第二电容电压命令值Vb_po的设定值，视独立型太阳能转换系统的拓朴架构(topology)而定,惟,该第一电容电压命令值Vb_pi设定为大于该第二电容电压命令值Vb_po。因此，综上所述，一旦该独立型太阳能转换系统开始操作时，由于该第一直流-直流转换装置10尚未启动，因此，该电容电压Vb等于该太阳光伏模块所输出的该直流电压Vpv，在本实施例假设为300伏特。接着，由于该第一电容电压命令值Vb_pi大于该电容电压Vb (也即，Vb_p1-Vb = 410-300 > O)，使得该第一直流-直流转换装置10启动，通过增加该第一直流-直流转换装置10的输入能量，因此，使得控制该第一直流-直流转换装置10的第一控制信号(例 如，占空比duty cycle)增加。其中，该电容电压Vb与该直流电压
Vpv的关系为:Vb = X Vpv其中，变数D为第一控制信号，因此，进而使该电容电
丄_ L)
，
压Vb随的增加。同时，对该第二直流-直流转换装置20而言，由于该第二电容电压命令值Vb_po大于该电容电压Vb (也即，Vb-Vb_po = 300-400 < O)，因此，该第二直流-直流转换装置20的输出能量降低。之后，随着该电容电压Vb逐渐增加，假若达到405伏特，由于该第一电容电压命令值Vb_pi大于该电容电压Vb (也即，Vb_p1-Vb = 410-405 > O)，同样地，该第一直流-直流转换装置10持续增加输入能量，因此，使得控制该第一直流-直流转换装置10的第一控制信号(例如，占空比duty cycle)再增加，进而使该电容电压Vb也随之增加。同时，对该第二直流-直流转换装置20而言，由于该第二电容电压命令值Vb_po小于该电容电压Vb (也即，Vb-Vb_po = 405-400 > O)，因此，该第二直流-直流转换装置20的输出能量则开始增加。之后，随着该电容电压Vb持续逐渐增加，假若达到420伏特，由于该第一电容电压命令值Vb_pi小于该电容电压Vb(也即，Vb_p1-Vb = 410-420 < O)，此时，该第一直流-直流转换装置10则减少输入能量，因此，使得控制该第一直流-直流转换装置10的第一控制信号(例如，占空比duty cycle)减小,进而使该电容电压Vb也随之降低。同时,对该第二直流-直流转换装置20而言，由于该第二电容电压命令值Vb_po小于该电容电压Vb (也即，Vb-Vb_po = 420-400 > 0)，因此，该第二直流-直流转换装置20的输出能量也持续增加。由于通过调整第一控制信号的大小，可以改变该第一直流-直流转换装置10与该第二直流-直流转换装置20的能量输出状况。惟，因为第一控制信号为非线性的参数，因此，并不容易直接控制第一控制信号。因此，本发明的精神在于:直接通过控制该电容电压Vb，使得直接或间接地控制该直流电流Ipv、该直流电压Vpv，因此最后得以控制第一控制信号。因此，配合图3，为本发明该控制器装置的方块示意图。该控制器装置30还包含一输入能量控制模块312与一输出能量控制模块322。其中，该输入能量控制模块312包含一电容电压控制单兀3122、一输入电压控制单兀3124、一输入电流控制单兀3126以及一第一控制信号产生单元3128。该电容电压控制单元3122，接收该电容电压Vb与该第一电容电压命令值Vb_pi的一第一电压差值Λ Vbl，以提供该电容电压Vb的控制。其中，该第一电压差值AVbl为该第一电容电压命令值Vb_pi减去该电容电压Vb时,也即，当该第一电容电压命令值Vb_pi大于该电容电压Vb时,该第一电压差值AVbl为正；反之，当该第一电容电压命令值Vb_pi小于该电容电压Vb时,该第一电压差值AVbl为负。该输入电压控制单元3124连接该电容电压控制单元3122，以提供该太阳光伏模块的该直流电压Vpv的控制。值得一提，其中，本发明还提供最大功率点追踪的技术，整合于该电容电压控制单元3122与该输入电压控制单元3124中，至少，该最大功率点追踪的技术说明，将在后文有进一步的描述。该输入电流控制单元3126连接该输入电压控制单元3124，以提供该太阳光伏模块的该直流电流Ipv的控制。该第一控制信号产生单元3128连接该输入电流控制单元3126，以提供该第一直流-直流转换装置10的第一控制信号的控制。再者，该输出能量控制模块322包含一输出电流控制单元3222、一第二控制信号产生单元3224以及一功率前馈单元3226。该输出电流控制单元3222，接收该电容电压Vb与该第二电容电压命令值Vb_po的一第二电压差值AVb2，以提供该第二直流-直流转换装置20的输出电流控制。该第二控制信号产生单元3224连接该输出电流控制单元3222，以提供该第二直流-直流转换装置20的第二控制信号控制。该功率前馈单元3226连接该输出电流控制单元3222与该第二控制信号产生单元3224，以消除因该负载变动所造成的功率干扰。此外,在本发明中还导入最大功率点追踪(maximum power point tracing)的技术。配合参见图4，为本发明最大功率点追踪的示意图。本发明所采用的最大功率点追踪技术为扰动观察法(perturbation and observation method),该方法的原理,简单来说,就是利用扰动该太阳光伏模块的该输出直流电压Vpv，并量测其输出功率变化，并根据输出功率的变化情况，调整该直流电压Vpv的扰动方向，使该太阳光伏模块能获得最大功率输出。因此，如图4所示，显示出该太阳光伏模块的操作主要分为两个特性区域:一、工作点在右半区间时，也可分为两种情形，如图所示的操作a与操作b。对操作a而言，为功率变化减少(ΛΡ<0)且电压变化增加(AV >0)的情形；对操作b而言，为功率变化增加(ΛΡ>0)且电压变化减少(AV <0)的情形。此外，就最大功率点追踪的扰动观察法所采行的电压扰动来说，为了使输出最大功率往最大功率Pmax的方向靠近，因此电压扰动的方向则往最大功率Pmax发生时的最大电压Vmax靠近，也即电压扰动变化为减少的值(ΛVst印< O)；二、工作点在左半区间时，也可分为两种情形，如图所示的操作c与操作d。对操作c而言,为功率变化减少(ΔΡ < O)且电压变化减少(AV < O)的情形；对操作d而言，为功率变化增加(ΛΡ>0)且电压变化增加(AV > O)的情形。此外，就最大功率点追踪的扰动观察法所采行的电压扰动来说，为了使输出最大功率往最大功率Pmax的方向靠近，因此电压扰动的方向则往最大功率Pmax发生时的最大电压Vmax靠近，也即电压扰动变化为增加的值(AVst印> O)。因此，直接通过控制该电容电压Vb，使得直接或间接地控制该直流电流Ipv、该直流电压Vpv，得以控制第一控制信号的技术，再结合所采行的最大功率点追踪的扰动观察法，可发展为本发明的具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统。再请参见图3的上半部，该最大功率点追踪的扰动观察法技术整合于该电容电压控制单元3122与该输入电压控制单元3124中，其中，图中所标示的Vbjnax为该电容电压Vb的最大值；再者，图中所标示的Vpv_lim为对该太阳光伏模块所输出的该直流电压Vpv提供电压扰动时的电压值，若以数字控制来表示，Vpv_lim[k] = Vpv_lim[k_l] + Δ Vstep,其中,变数k表示时间。参见图5，为本发明具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换方法的流程图。具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换方法，通过一太阳光伏模块输出一直流电流与一直流电压，并经过转换该直流电流与该直流电压，以对一负载供电；具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换方法包含下列步骤:提供一第一直流-直流转换装置，以接收该直流电压并转换该直流电压的电压电平，进而提供一电容电压(Sioo)。提供一第二直流-直流转换装置，以接收该电容电压并转换该电容电压的电压电平，进而提供该负载供电所需的电压(S200)。提供一控制器装置，具有一第一比较单元与一第二比较单元；该第一比较单元接收该电容电压与一第一电容电压命令值，以比较该电容电压与该第一电容电压命令值；该第二比较单元接收该电容电压与一第二电容电压命令值，以比较该电容电压与该第二电容电压命令值(S300)。其中，该第一电容电压命令值大于该第二电容电压命令值，在本实施例中，以该第一电容电压命令值大于该第二电容电压命令值10伏特为较佳实施方式。此外，该控制器装置还包含一输入能量控制模块与一输出能量控制模块。该输入能量控制模块连接该第一比较单元，并接收该电容电压与该第一电容电压命令值的电压差值，以产生一第一控制信号，进而控制该第一直流-直流转换装置。该输出能量控制模块连接该第二比较单元，并接收该电容电压与该第二电容电压命令值的电压差值，以产生一第二控制信号，进而控制该第二直流-直流转换装置。值得一提,该输入能量控制模块包含一电容电压控制单兀、一输入电压控制单兀、一输入电流控制单兀以及一第一控制信号产生单兀。该电容电压控制单兀接收该电容电压与该第一电容电压命令值的电压差值，以提供该电容电压的控制。该输入电压控制单元连接该电容电压控制单元，以提供该太阳光伏模块的该直流电压的控制。该输入电流控制单元连接该输入电压控制单元，以提供该太阳光伏模块的该直流电流的控制。该第一控制信号产生单元连接该输入电流控制单元，以提供该第一直流-直流转换装置的第一控制信号的控制。此外，该输出能量控制模块包含一输出电流控制单元与一第二控制信号产生单元。该输出电流控制单元接收该电容电压与该第二电容电压命令值的电压差值，以提供该第二直流-直流转换装置的输出电流控制。该第二控制信号产生单元连接该输出电流控制单元，以提供该第二直流-直流转换装置的第二控制信号控制。此外，该控制器装置提供一最大功率点追踪的技术，并且，该最大功率点追踪的技术为一扰动观察法(perturbation andobservation method)技术。当该第一电容电压命令值大于该电容电压时，该控制器装置控制该第一直流-直流转换装置增加输入的能量；当该第一电容电压命令值小于该电容电压时，该控制器装置控制该第一直流-直流转换装置减少输入的能量(S400)。当该第二电容电压命令值大于该电容电压时，该控制器装置控制该第二直流-直流转换装置减少输出的能量；当该第二电容电压命令值小于该电容电压时，该控制器装置控制该第二直流-直流转换装置增加输出的能量(S500)。由于通过调整第一控制信号的大小，可以改变该第一直流-直流转换装置与该第二直流-直流转换装置的能量输出状况。惟，因为第一控制信号为非线性的参数，因此，并不容易直接控制第一控制信号。因此，直接通过控制该电容电压，使得直接或间接地控制该直流电流、该直流电压，最后得以控制第一控制信号。故此，根据该独立型太阳能转换系统的输入能量与输出能量的关系，利用对该电容电压的判断，提供能量的控制。综上所述，本发明具有以下的优点:1、直接通过判断该电容电压与电容电压命令值的关系，了解该独立型太阳能转换系统的输入能量与输出能量的关系，并且，不需要直接控制非线性的第一控制信号，而直接控制该电容电压，使得直接或间接地控制该直流电流、该直流电压，得以控制第一控制信号；及2、结合所采用的最大功率点追踪的扰动观察法，可提升太阳能发电的整体效率。以上所述，仅为本发明较佳具体实施例的详细说明与图式，本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以下述的申请专利范围为准，凡合于本发明申请专利范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范畴中，任何熟悉该项技术者在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在以下本案的专利范围。
权利要求
1.一种具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统，通过一太阳光伏模块输出一直流电流与一直流电压，并经过转换该直流电流与该直流电压，以对一负载供电，其中该具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统包含:一第一直流-直流转换装置，电性连接该太阳光伏模块，以接收该直流电压并转换该直流电压的电压电平，并提供一电容电压；一第二直流-直流转换装置，电性连接该第一直流-直流转换装置，以接收该电容电压并转换该电容电压的电压电平，进而提供该负载供电所需的电压；及一控制器装置，电性连接该第一直流-直流转换装置与该第二直流-直流转换装置，其中该控制器装置包含:一第一比较单兀，接收该电容电压与一第一电容电压命令值，以比较该电容电压与该第一电容电压命令值；及一第二比较单元，接收该电容电压与一第二电容电压命令值，以比较该电容电压与该第二电容电压命令值；其中，当该第一电容电压命令值大于该电容电压时，该控制器装置控制该第一直流-直流转换装置增加输入的能量；当该第一电容电压命令值小于该电容电压时，该控制器装置控制该第一直流-直流转换装置减少输入的能量；当该第二电容电压命令值大于该电容电压时，该控制器装置控制该第二直流-直流转换装置减少输出的能量；当该第二电容电压命令值小于该电容电压时，该控制器装置控制该第二直流-直流转换装置增加输出的能量；其中该第一电容电压命令值大于该第二电容电压命令值。
2.如权利要求1所述的具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统，其中该控制器装置还包含:一输入能量控制模块，连接该第一比较单元，并接收该电容电压与该第一电容电压命令值的电压差值，以产生一第一控制信号，进而控制该第一直流-直流转换装置；及一输出能量控制模块，连接该第二比较单元，并接收该电容电压与该第二电容电压命令值的电压差值，以产生一第二控制信号，进而控制该第二直流-直流转换装置。
3.如权利要求1所述的具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统，还包含:一缓冲电容器，电性并联连接该第一直流-直流转换装置与该第二直流-直流转换装置，以提供该第一直流-直流转换装置与该第二直流-直流转换装置间的能量缓冲。
4.如权利要求2所述的具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统，其中该输入能量控制模块包含:一电容电压控制单元，接收该电容电压与该第一电容电压命令值的电压差值，以对该电容电压进行控制；一输入电压控制单元，连接该电容电压控制单元，以对该太阳光伏模块的该直流电压进行控制；一输入电流控制单元，连接该输入电压控制单元，以对该太阳光伏模块的该直流电流进行控制；及一第一控制信号产生单元，连接该输入电流控制单元，以对该第一直流-直流转换装置进行控制。
5.如权利要求2所述的该具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统，其中该输出能量控制模块包含:一输出电流控制单元，接收该电容电压与该第二电容电压命令值的电压差值，以对该第二直流-直流转换装置的输出电流进行控制；及一第二控制信号产生单元，连接该输出电流控制单元，以对该第二直流-直流转换装置进行控制。
6.如权利要求5所述的该具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统，其中该输出能量控制模块还包含:一功率前馈单元，连接该输出电流控制单元与该第二控制信号产生单元，以消除因该负载变动所造成的功率干扰。
7.一种具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换方法，通过一太阳光伏模块输出一直流电流与一直流电压，并经过转换该直流电流与该直流电压，以对一负载供电；具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统的操作方法包含下列步骤:(a)提供一第一直流-直流转换装置，以接收该直流电压并转换该直流电压的电压电平，进而提供一电容电压；(b)提供一第二直流-直流转换装置，以接收该电容电压并转换该电容电压的电压电平，进而提供该负载供电所需的电压；(C)提供一控制器装置，具有一第一比较单元与一第二比较单元；该第一比较单元接收该电容电压与一第一电容电压命令值，以比较该电容电压与该第一电容电压命令值；该第二比较单元接收该电容电压与一第二电容电压命令值，以比较该电容电压与该第二电容电压命令值；(d)当该第一电容电压命令值大于该电容电压时，该控制器装置控制该第一直流-直流转换装置增加输入的能量；当该第一电容电压命令值小于该电容电压时，该控制器装置控制该第一直流-直流转换装置减少输入的能量；及(e)当该第二电容电压命令值大于该电容电压时，该控制器装置控制该第二直流-直流转换装置减少输出的能量；当该第二电容电压命令值小于该电容电压时，该控制器装置控制该第二直流-直流转换装置增加输出的能量，其中该第二电容电压命令值小于该第一电容电压命令值。
8.如权利要求7所述的具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换方法，其中该控制器装置还包含:一输入能量控制模块，连接该第一比较单元，并接收该电容电压与该第一电容电压命令值的电压差值，以产生一第一控制信号，进而控制该第一直流-直流转换装置；及一输出能量控制模块，连接该第二比较单元，并接收该电容电压与该第二电容电压命令值的电压差值，以产生一第二控制信号，进而控制该第二直流-直流转换装置。
9.如权利要求8所述的该具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换方法，其中该输入能量控制模块包含:一电容电压控制单元，接收该电容电压与该第一电容电压命令值的电压差值，以对该电容电压进行控制；一输入电压控制单元，连接该电容电压控制单元，以对该太阳光伏模块的该直流电压进行控制；一输入电流控制单元，连接该输入电压控制单元，以对该太阳光伏模块的该直流电流进行控制；及一第一控制信号产生单元，连接该输入电流控制单元，以对该第一直流-直流转换装置进行控制。
10.如权利要求8所述的该具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换方法，其中该输出能量控制模块包含:一输出电流控制单元，接收该电容电压与该第二电容电压命令值的电压差值，以对该第二直流-直流转换装置的输出电流进行控制；及一第二控制信号 产生单元，连接该输出电流控制单元，以对该第二直流-直流转换装置进行控制。
全文摘要
本发明公开了一种具有最大功率点追踪的独立型太阳能转换系统及转换方法，该系统包含一第一直流-直流转换装置、一第二直流-直流转换装置以及一控制器装置。该第一直流-直流转换装置接收一直流电压并转换该直流电压的电压电平，并提供一电容电压。该第二直流-直流转换装置接收该电容电压并转换该电容电压的电压电平。该控制器装置包含一第一比较单元与一第二比较单元。利用该第一比较单元比较该电容电压与一第一电容电压命令值，以及该第二比较单元比较该电容电压与一第二电容电压命令值，以分别控制该第一直流-直流转换装置与该第二直流-直流转换装置的输出功率。
文档编号H02N6/00GK103138628SQ20111037343
公开日2013年6月5日 申请日期2011年11月22日 优先权日2011年11月22日
发明者陈立修 申请人:台达电子工业股份有限公司