用以模拟近似太阳能电池的电源供应器及其方法与流程

本发明涉及一种用以模拟近似太阳能电池的电源供应器及其方法，更具体地说，是一种依据太阳能电池开路电压值与输出电压值的差值等于模拟电阻值与一太阳能电池模拟电流值的乘积而模拟近似太阳能电池的电源供应器及其方法。

背景技术：

随着能源需求与日俱增的状况下，再生能源成为现今的能源发展上非常重要的课题，因此，如太阳能、风能、潮汐能与生质能等再生能源已渐渐成为发展重心。其中，太阳能电池的应用更为现有业者普遍发展的技术，以太阳能电池来说，现有业者一般会透过电源供应器来模拟近似太阳能电池的电压电流曲线，而现有模拟的方式中，会采用于电源供应器的输出端串联一电阻的方式，透过量测输出端的电压来模拟近似太阳能电池的电压电流曲线。

然而，于电源供应器的输出端串联电阻的话会消耗热能，并且需要因应不同太阳能电池的规格而准备不同规格的电阻进行模拟，因而增加额外的成本，且也无法因应不同情况进行大范围的自动化模拟，因而造成实务上使用的不方便，因此，现有模拟近似太阳能电池的电压电流曲线的方式仍具备改善的空间。

技术实现要素：

有鉴于现有透过于电源供应器外接电阻来模拟近似太阳能电池的电压电流曲线的方式中，普遍具有成本高与无法大范围模拟的问题。缘此，本发明主要目的是提供一种用以模拟近似太阳能电池的电源供应器及其方法，其主要是依据太阳能电池开路电压值与输出电压值的差值等于模拟电阻值与一太阳能电池模拟电流值的乘积来直接模拟近似太阳能电池的电压电流曲线。

基于上述目的，本发明所采用的主要技术手段是提供一种用以模拟近似太阳能电池的电源供应器，是进行多次量测程序以模拟近似一太阳能电池的电压电流曲线，电源供应器包含一输出模组、一量测模组以及一模拟演算模组，输出模组用以在该些量测程序中对应提供多个电源供应器输出电压，量测模组电性连接于输出模组，用以在该些量测程序中，量测出该些电源供应器输出电压所对应的多个输出电压值。模拟演算模组电性连接于量测模组，并设定至少一组太阳能电池特性参数，每组太阳能电池特性参数包含一太阳能电池开路电压值、一太阳能电池短路电流值与一模拟电阻值，模拟演算模组依据太阳能电池开路电压值与输出电压值的差值等于模拟电阻值与一太阳能电池模拟电流值的乘积，针对该些输出电压值中的每一个分别演算出多个太阳能电池模拟电流值，并利用该些输出电压值与该些太阳能电池模拟电流值的对应关系模拟近似太阳能电池的电压电流曲线。其中，模拟演算模组在该些太阳能电池模拟电流值大于太阳能电池短路电流值时，命令该些太阳能电池模拟电流值与太阳能电池短路电流值相等。

其中，上述电源供应器的附属技术手段的较佳实施例中，模拟演算模组是以韧体形式设置于一处理晶片中，各输出电压值定义为Vmea，太阳能电池开路电压值定义为Voc，太阳能电池短路电流值定义为Isc，模拟电阻值定义为R，模拟演算模组依据一演算式(Voc-Vmea)/R演算太阳能电池模拟电流值。另外，输出模组在一定电流控制模式下提供该些电源供应器输出电压，且量测模组以太阳能电池开路电压值的每一取样值进行该些量测程序，取样值介于1％至4％。

基于上述目的，本发明所采用的主要技术手段还提供一种模拟近似太阳能电池的电压电流曲线的方法，是利用一电源供应器进行多次量测程序以模拟一太阳能电池的电压电流曲线，模拟近似太阳能电池的电压电流曲线的方法中，第一个步骤是先设定至少一组太阳能电池特性参数，每组太阳能电池特性参数包含一太阳能电池开路电压值、一太阳能电池短路电流值与一模拟电阻值，第二个步骤是在该些量测程序中对应提供多个电源供应器输出电压，第三个步骤是在该些量测程序中，量测出该些电源供应器输出电压所对应的多个 输出电压值，最后一个步骤是依据太阳能电池开路电压值与输出电压值的差值等于模拟电阻值与一太阳能电池模拟电流值的乘积，针对该些输出电压值中的每一者分别演算出多个太阳能电池模拟电流值，并利用该些输出电压值与该些太阳能电池模拟电流值的对应关模拟近似太阳能电池的电压电流曲线。其中，在该些太阳能电池模拟电流值大于太阳能电池短路电流值时，该些太阳能电池模拟电流值被命令为与太阳能电池短路电流值相等。

其中，上述模拟近似太阳能电池的电压电流曲线的方法的附属技术手段的较佳实施例中，第二个步骤是以电源供应器所包含的一输出模组来执行，第三个步骤是以电源供应器所包含的一电性连接于输出模组的量测模组来执行，而第一个步骤与最后一个步骤是以电源供应器所包含的一电性连接于量测模组的模拟演算模组来执行。另外，各输出电压值定义为Vmea，太阳能电池开路电压值定义为Voc，太阳能电池短路电流值定义为Isc，模拟电阻值定义为R，最后一个步骤依据一演算式(Voc-Vmea)/R演算太阳能电池模拟电流值。此外，第二个步骤是在一定电流控制模式下提供该些电源供应器输出电压。

藉由本发明所采用的用以模拟近似太阳能电池的电源供应器及其方法的主要技术手段后，由于是直接透过太阳能电池开路电压值与输出电压值的差值等于模拟电阻值与一太阳能电池模拟电流值的乘积的方式直接模拟近似太阳能电池的电压电流曲线，因此不需要额外串联电阻而可有效地降低模拟成本，并且使用者仅需设定太阳能电池开路电压值、太阳能电池短路电流值与模拟电阻值即可进行大范围的自动模拟，进而可大幅增加使用上的方便性。

本发明所采用的具体实施例，将藉由以下的实施例及说明书附图作进一步的说明。

附图说明

图1是显示本发明较佳实施例的用以模拟近似太阳能电池的电源供应器的框图；

图2是显示本发明较佳实施例的近似太阳能电池的电压电流曲线的波形示意图；以及

图3是显示本发明较佳实施例的模拟近似太阳能电池的电压电流曲线的方法的流程 示意图。

符号说明：

1 电源供应器

11 输出模组

12 量测模组

13 模拟演算模组

131 太阳能电池特性参数

100、200 太阳能电池的电压电流曲线

Voc 太阳能电池开路电压值

Isc 太阳能电池短路电流值

S101-S104 步骤

具体实施方式

由于本发明所提供的用以模拟近似太阳能电池的电源供应器及其方法中，其组合实施方式不胜枚举，故在此不再一一赘述，仅列举一较佳实施例加以具体说明。

请一并参阅图1以及图2，图1是显示本发明较佳实施例的用以模拟近似太阳能电池的电源供应器的框图，图2是显示本发明较佳实施例的近似太阳能电池的电压电流曲线的波形示意图。如图所示，本发明较佳实施例的用以模拟近似太阳能电池的电源供应器1(以下简称电源供应器1)是进行多次量测程序以模拟近似一太阳能电池的电压电流曲线。

电源供应器1包含一输出模组11、一量测模组12以及一模拟演算模组13，输出模组11例如可为电源供应器的输出级电路，量测模组12系电性连接于输出模组11，其可为现有的量测电路，或是以韧体的形式设置于一处理晶片中。模拟演算模组13电性连接于量测模组12，并也可以韧体的形式设置于上述的处理晶片中。

其中，实务上使用者可透过电源供应器1的操作面板触发进行上述的多次量测程序，并在启动后，使输出模组11在该些量测程序中对应提供多个电源供应器输出电压，其中，一般来说，实务上控制输出模组11在一定电流控制模式下提供该些电源供应器输出电压，但其他实施例中并不限于此。

量测模组12则在该些量测程序中，量测出该些电源供应器输出电压所对应的多个输出电压值，而本发明较佳实施例中，各输出电压值定义为Vmea。

模拟演算模组13设定有至少一组太阳能电池特性参数131(图中仅绘示一个)，每组太阳能电池特性参数131包含一太阳能电池开路电压值、一太阳能电池短路电流值与一模拟电阻值，本发明较佳实施例中，太阳能电池开路电压值定义为Voc，太阳能电池短路电流值定义为Isc，模拟电阻值定义为R。

也就是说，使用者可依据所欲模拟的太阳能电池的规格，并透过电源供应器1的操作面板设定所对应的太阳能电池特性参数131，并在设定完成后，触发模拟演算模组13依据太阳能电池开路电压值Voc与输出电压值Vmea的差值等于模拟电阻值R与一太阳能电池模拟电流值(以下定义为I)的乘积，针对该些输出电压值Vmea中的每一个分别演算出多个太阳能电池模拟电流值I，并利用该些输出电压值Vmea与该些太阳能电池模拟电流值I的对应关系模拟出如图2所示的太阳能电池的电压电流曲线100、200，而电压电流曲线100例如可为模拟电阻值为10(欧姆)的曲线，电压电流曲线200则可为模拟电阻值为5(欧姆)的曲线。

具体来说，模拟演算模组13是依据一演算式(Voc-Vmea)/R来演算太阳能电池模拟电流值I，随着输出电压值Vmea的不同即可演算出相异的近似太阳能电池的电压电流曲线， 其中，本发明较佳实施例中，量测模组12以太阳能电池开路电压值Voc的每一取样值进行该些量测程序，且取样值介于1％至4％，藉由上述取样值可得到不同数目的数据点，以完成近似太阳能电池的电压电流曲线的模拟，并进一步完成最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking；MPPT)。

其中，模拟演算模组13在该些太阳能电池模拟电流值I大于太阳能电池短路电流值Isc时，命令该些太阳能电池模拟电流值I与太阳能电池短路电流值相等Isc(亦即I＝Isc)，进而可产生如图2所示电压电流曲线100、200中，前半部为定值的水平线。

由上述可知，本发明的主要精神在于透过模拟演算模组13的演算来模拟出近似太阳能电池的电压电流曲线，因此藉由韧体演算的方式不需要再另外串联电阻，使得使用者可随时进行大范围的模拟，进而提升方便性。

请参阅图3，图3是显示本发明较佳实施例的模拟近似太阳能电池的电压电流曲线的方法的流程示意图。如图3所示，模拟近似太阳能电池的电压电流曲线的方法是利用图1所示的电源供应器1来模拟近似太阳能电池的电压电流曲线，并包含以下步骤：

步骤S101：设定至少一组太阳能电池特性参数131；

步骤S102：在多个量测程序中对应提供多个电源供应器输出电压；

步骤S103：在该些量测程序中，量测出该些电源供应器输出电压所对应的多个输出电压值Vmea；

步骤S104：依据太阳能电池开路电压值Voc与输出电压值Vmea的差值等于模拟电阻值R与一太阳能电池模拟电流值I的乘积，针对该些输出电压值Vmea中的每一个分别演算出多个太阳能电池模拟电流值I，并利用该些输出电压值Vmea与该些太阳能电池模拟电流值I的对应关系模拟近似太阳能电池的电压电流曲线。

其中，步骤S101中，是以图1所示电源供应器1的模拟演算模组13所执行，且太阳能电池特性参数131也是包含太阳能电池开路电压值Voc、太阳能电池短路电流值I sc与模拟电阻值R，步骤S102中，是以图1所示电源供应器1的输出模组11所执行，步骤S103 中，是以图1所示电源供应器1的量测模组12所执行，而步骤S104则是以电源供应器1的模拟演算模组13所执行。此外，步骤S104中，在该些太阳能电池模拟电流值I大于太阳能电池短路电流值Isc时，该些太阳能电池模拟电流值I是被命令为与太阳能电池短路电流值Isc相等。其余均与图1所示的电源供应器1运作相同，不再赘述。

本发明的精神在于可设定模拟电阻值R，进而可藉由量测多个输出电压值Vmea并透过演算来获得多个太阳能电池模拟电流值I，因而可模拟出近似太阳能电池的电压电流曲线，藉由此种方式可供使用者进行大范围的模拟，且不需要再花费时间成本实际串接电阻或是更换不同阻值的电阻而大幅增加方便性，也由于不需要再串接电阻，因此在模拟的过程中不会造成热能的损耗，因而有节能的功效。

综合以上所述，在采用本发明所提供的用以模拟近似太阳能电池的电源供应器及其方法后，由于可直接设定太阳能电池特性参数与模拟电阻值来直接模拟近似太阳能电池的电压电流曲线，因此可有效地降低模拟成本，且仅需设定太阳能电池开路电压值、太阳能电池短路电流值与模拟电阻值即可进行大范围的自动模拟，进而可大幅增加使用上的方便性。

藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。