太阳能稳压处理单元制造技术

本发明专利技术提出了一种太阳能稳压处理单元，其包括输入端、稳压电路、控制单元及输出端，输入端连接至光伏发电单元；输出端连接至负载；该稳压电路包括滤波电路及整流电路，其连接在输入端与输出端之间，用于对输入的电压信号进行稳压处理；该控制单元连接在输入端与稳压电路之间，该控制单元输出三路控制信号分别与稳压电路中的三个有源元件连接。本发明专利技术的太阳能稳压处理单元具有电路结构简单的突出优势，能够对光伏发电单元所产生的变化范围较大的电压进行稳压处理，获得稳定均匀的输出电压值(或电流值)，从而最大限度提高电能利用率，为后续接入负载提供便利。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出了一种太阳能稳压处理单元，其包括输入端、稳压电路、控制单元及输出端，输入端连接至光伏发电单元；输出端连接至负载；该稳压电路包括滤波电路及整流电路，其连接在输入端与输出端之间，用于对输入的电压信号进行稳压处理；该控制单元连接在输入端与稳压电路之间，该控制单元输出三路控制信号分别与稳压电路中的三个有源元件连接。本专利技术的太阳能稳压处理单元具有电路结构简单的突出优势，能够对光伏发电单元所产生的变化范围较大的电压进行稳压处理，获得稳定均匀的输出电压值（或电流值），从而最大限度提高电能利用率，为后续接入负载提供便利。【专利说明】太阳能稳压处理单元
本专利技术涉及电子电路技术，尤其涉及一种太阳能稳压处理单元。
技术介绍
可再生能源（如太阳能）的开发和利用一直是人们非常关心的问题。众所周知， 利用太阳能光发电会产生的直流电，由于直流电既不均匀也不适合传输，需经过转换后方 可供工业或家庭用电。绝大多数情况下，电源转换过程需要由特定的步骤来完成（如能量 存储、逆变、整流、滤波等），其中整流电路和滤波电路技术发展较为成熟，电路的架构清晰， 能量传输转换的效率也最高，可达到85%甚至更高的效率。 然而，由于光伏发电系统从太阳能中直接获得的能量是不均匀的，一天中不同时 段获取能量不一样，一年中不同季节获取的能量同样有较大的差异，能量差异使得光伏发 电系统的输出电压值随着时间而变化。这种无法保证时刻均匀的能量给后续使用带来了诸 多不便，造成使用效率较低，且不适合在电网中传输，从而大大限制了太阳能发电的应用前 旦 -5^ 〇
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷及问题，为了更好地利用太阳能转换的电能，本专利技术提出 了一种太阳能稳压处理单元，旨在解决光伏发电系统中输出电压的不均匀性，提高电能的 利用率及电压的传输能力。 为实现上述目的，本专利技术具体是通过以下技术方案来实现的： 一种太阳能稳压处理单元，包括输入端、稳压电路、控制单元及输出端，输入端连 接至光伏发电单元；输出端连接至负载；该稳压电路包括滤波电路及整流电路，其连接在 输入端与输出端之间，用于对输入的电压信号进行稳压处理；该滤波电路是不对称的全桥 式结构，其中一个桥臂为第一电感，其余三个桥臂为三个有源元件；该整流电路包括第二电 感、第一无源元件及二极管；该全桥式结构的一个输出端与第二电感的一端连接，另一个输 出端与第一无源元件的一端连接，第二电感的另一端与第一无源元件的另一端连接至二极 管的正极，二极管的负极连接至输出端；以及该控制单元连接在输入端与稳压电路之间，该 控制单元输出三路控制信号分别与稳压电路中的三个有源元件连接。 进一步，在所述滤波电路中，第一电感、第二有源元件的一端连接至输入端正极， 第一电感的另一端连接至第一有源元件，第二有源元件的另一端连接至第三有源元件，第 一有源元件、第三有源元件的另一端连接至输入端负极。 作为优选的方案，第二电感一端连接在第二有源元件与第三有源元件之间；第一 无源元件的一端连接在第一电感与第一有源元件之间。 作为优选的方案，所述整流电路还包括与负载并联的第二无源元件，从而使得输 出电压均匀度更高。 进一步，控制单元包括三个输入端口、三个输出端口，以及位于三个输入端口和三 个输出端口之间的运算单元，所述三个输出端口分别输出连接至稳压电路中的三个有源元 件，以控制有源元件的导通或断开。 作为优选，上述运算单元包括若干个除法器、加法器、运算放大器和反相器。优选 地，包括两个除法器、一个加法器、两个运算放大器及一个反相器（即与门运算器）。 进一步，第一输入端口输入光伏发电单兀直接输出的电压信号，第二输入端口输 入预设定的电压信号，第三输入端口输入载波信号。 进一步，将第一、第二输入端口的电压信号经过第一除法器运算后输出至加法器， 再将经过加法器叠加后的信号与第三输入端口的载波信号一起输入至第一运算放大器，得 到第一控制信号，并在第一输出端口输出连接至第一有源元件；将第一、第二输入端口的电 压信号经过第二除法器运算后的信号与第三输入端口的载波信号一起输入至第二运算放 大器，得到第二控制信号，并在第二输出端口输出连接至第二有源元件；以及将第二控制信 号经过反相器获得第三控制信号，并在第三输出端口输出连接至第三有源元件。 作为优选，上述第一、第二、第三有源元件可以是晶体三级管、JFET管或M0S管等 常用的开关型器件，既可以采用同种类型，也可以采用不同类型混合使用。 作为优选，上述第一、第二无源元件可采用电阻、电感或电容等本领域内常用的储 能元件。 本专利技术所述太阳能稳压处理单元能够对光伏发电单元所产生的变化范围较大的 电压进行稳压处理，即根据输入电压值的变化实时进行升压或降压处理，使得最终输出稳 定均匀的电压值（或电流值），从而最大限度提高电能利用率，为后续接入负载提供便利。 本专利技术所述太阳能稳压处理单元采用了类似全桥的滤波电路，该全桥结构采用不 对称的器件，其中一个桥臂采用电感，其余三个桥臂采用三个有源元件，该全桥结构简单高 效，使得有源元件交替导通，从而延长其使用寿命。在滤波处理之后，该全桥结构的输出分 别经过电感和无源元件处理，使得全桥输出之后电压更加平滑，使得最终输出电压更加均 匀。 本专利技术所述太阳能稳压处理单元采用控制单元来控制稳压电路中有源元件的导 通或断开，该控制单元经过内部逻辑运算输出三路控制信号，分别对应控制三个有源元件， 从而使得整个电路的转换效率更高，效率损失小。 【专利附图】【附图说明】 下面结合附图及【具体实施方式】对本专利技术做进一步说明。本专利技术的保护范围将不仅 局限于下列内容的表述。 图1是本专利技术所述太阳能稳压处理单元的原理框图； 图2是本专利技术所述太阳能稳压处理单元中稳压电路的原理示意图； 图3是本专利技术所述太阳能稳压处理单元中控制单元的原理示意图； 图4是本专利技术所述太阳能稳压处理单元中输入电压信号和载波信号图； 图5是示意图，表示本专利技术所述太阳能稳压处理单元中的三个控制信号及最终输 出的电流电压值； 图6是本专利技术一个优选实施例的仿真示意图，示出了输入电压信号、三个控制信 号及最终输出的电压值和电流值。 在本文中，相同的附图标记表示相同的部件，在描述具体附图时，并非所显示的所 有部件或元件都需要随相应的附图一起讨论。其中，附图标记含义如下： 1---光伏发电单元；2稳压电路；3控制单元；4负载；21 光伏发电 单元产生的电压；22第一电感；23第一有源元件；24第二有源元件；25第 二有源兀件；26 第二电感；27 第一无源兀件；28 二极管；29 第二无源兀件； 30 输出电流源；40 第一输入端口；41 第二输入端口；42 第一除法器；43 比 例系数K ;44-一第二除法器；45-加法器；46-第三输入端口；47-第一运算放大器； 48 第二运算放大器；49 反相器；50 第一输出端口；51 第二输出端口；52---第 三输出端口；60 光伏发电单兀的输出电压信号；61 预设定的电压信号；62 载波 信号；63--第一控制信号；64--第二控制信号；65--本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能稳压处理单元，包括输入端、稳压电路(2)、控制单元(3)及输出端，输入端连接至光伏发电单元(1)；输出端连接至负载(4)；所述稳压电路(2)包括滤波电路及整流电路，其连接在输入端与输出端之间，用于对输入的电压信号进行稳压处理；其特征在于，所述滤波电路是不对称的全桥式结构，其中一个桥臂为第一电感(22)，其余三个桥臂为三个有源元件(23,24,25)；所述整流电路包括第二电感(26)、第一无源元件(27)及二极管(28)；所述全桥式结构的一个输出端与第二电感(26)的一端连接，另一个输出端与第一无源元件(27)的一端连接，所述第二电感(26)的另一端与所述第一无源元件(27)的另一端连接至二极管(28)的正极，二极管(28)的负极连接至输出端；以及所述控制单元(3)连接在输入端与稳压电路(2)之间，控制单元(3)输出三路控制信号分别与稳压电路(2)中的三个有源元件(23,24,25)连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：哈克布·阿圭伦·加西亚，王自鑫，陈泽楷，颜弈，王敏，孙韵琳，沈辉，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44