功率变换电路及功率变换的方法技术

本发明专利技术公开了一种功率变换电路以及功率变换方法。功率变换电路包括太阳能板和功率变换器。太阳能板用于产生具有输出电压的电能。功率变换器耦合于太阳能板，且选择性的工作于充电模式和供电模式。在充电模式中，功率变换器将电能从太阳能板传送到电源，并将该输出电压稳定在阈值电压。在供电模式中，功率变换器将电能从电源传送到负载。本发明专利技术的功率变换电路可控制太阳能板的输出电压或输出电流，从而将太阳能板的输出电压稳定在阈值电压。由此，太阳能板具有最大功率输出。因此，功率变换电路的效率可得到提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种功率变换电路，特别是涉及一种太阳能系统中的功率变换电路和功率变换的方法。
技术介绍
太阳能系统包括在光照条件下产生直流电能的光伏板或太阳能板。太阳能板具有 PN结结构，且具有类似PN结二极管的特性。当光子撞击PN结时，PN结中电子和空穴的重 组可产生电流。然而，太阳能板提供电能的多少取决于工作环境，例如光密度、天气、位置 和温度。因此，太阳能板产生的电能可能不稳定。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种可控制太阳能板产生最大功率输出的功 率变换电路以及功率变换方法。 本专利技术提供了一种功率变换电路，其包括太阳能板和功率变换器。太阳能板用于 产生具有输出电压的电能。功率变换器耦合于太阳能板，且选择性的工作于充电模式和供 电模式。在充电模式中，功率变换器将电能从太阳能板传送到电源，并将该输出电压稳定在 阈值电压。在供电模式中，功率变换器将电能从电源传送到负载。 本专利技术还提供了一种功率变换的方法，其包括接收具有输出电压的电能；从充电模式和供电模式中选择一种工作模式；在充电模式中，将输出电压稳定在阈值电压；在充电模式中，将电能传送到电源；及在供电模式中，将电能从电源传送到负载。 本专利技术再提供了一种功率变换电路，其包括耦合于太阳能板的功率变换器。太阳能板用于将光能转换为电能并提供输出电压，功率变换器选择性的工作于充电模式和供电模式，该功率变换器包括功率级和控制器。在充电模式中，功率级利用太阳能板的电能给电池充电，在供电模式中，功率级传送电池的电能以给负载供电。控制器耦合于功率级，并根据输出电压和阈值电压的比较结果从充电模式和供电模式中选择一种工作模式，并在充电模式中将输出电压稳定在阈值电压。 与现有技术相比，本专利技术的功率变换器在充电模式中将太阳能板的输出电压稳定 在阈值电压。由此，太阳能板具有最大功率输出。功率变换电路的效率可得到提高。 以下结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细的说明，以使本专利技术的 特性和优点更为明显。附图说明 图l所示为根据本专利技术 图2所示为根据本专利技术 图3所示为根据本专利技术 压曲线-个实施例的功率变换电路的电路框图； -个实施例的太阳能板的电流-电压曲线图； 个实施例的处于不同光照强度下的太阳能板的电流-电 图4所示为根据本专利技术一个实施例的图1中的调节器的实例； 图5所示为根据本专利技术一个实施例的功率变换电路的另一电路框图；及 图6所示为根据本专利技术一个实施例的功率变换电路的操作流程图。具体实施例方式以下将对本专利技术的实施例给出详细的说明。尽管本专利技术将结合一些具体实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本专利技术并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，对本专利技术进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。 另外，为了更好的说明本专利技术，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本专利技术同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、流程、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本专利技术的主旨。 本专利技术的实施例提供了一种功率变换电路。该功率变换电路包括功率变换器和电源(例如太阳能板)。太阳能板可将光能转换为电能，并可提供输出电压。功率变换器可根据太阳能板的输出电压选择性的工作于充电模式和供电模式。在充电模式下，功率变换器可将太阳能板的电能传送到电池。在供电模式下，功率变换器可将电池的电能传送到负载。 在一个实施例中，功率变换器可根据太阳能板的输出电压和阈值电压的比较结果选择工作模式。优点在于，在充电模式中，功率变换器可控制太阳能板的输出电压或电流(例如将太阳能板的输出电压稳定在阈值电压)，使太阳能板具有最大功率输出。因此，功率变换电路的效率可得到提高。此外，在充电模式和供电模式中，功率变换器采用单个功率级，例如，开关电路和电感，来完成不同的功率转换。因此，功率变换电路可得到简化，其成本可得到降低。 图1所示为根据本专利技术一个实施例的功率变换电路100的电路框图。功率变换电路100包括太阳能板102、电池134、功率变换器103和负载138。在一个实施例中，负载138包括发光二极管(light emitting diode， LED)串。该LED串包括串联连接的LED 138A、138B......138N。功率变换器103耦合于太阳能板102，用于给电池134充电，以及给负载138供电。功率变换器103包括二极管108、控制器110和功率级180。功率级180包括高端开关126、低端开关128和电感130。太阳能板102和LED串138耦合于高端开关126。电池134通过电感130和电阻132耦合于高端开关126和低端开关128。在一个实施例中，单个功率级180可使用太阳能板102的电能给电池134充电，或提高电池134的电压以给LED串138供电。电容136与LED串138并联，用于给LED串138供电时过滤输出电压或电流的纹波。 在一个实施例中，开关126和128可为金属氧化物半导体场效应晶体管(metaloxide semiconductor field effect transistor, MOSFET)。电池134为包括一个或多个电池单元的可再充电的电池组，例如锂离子电池、镍镉电池或铅酸电池单元等。 控制器110可产生用于分别控制高端开关126和低端开关128的高端开关驱动信号114和低端开关驱动信号116。控制器110还包括多个输入引脚，例如VSP引脚112、ICHP引脚118、ICHM引脚120、CSP引脚122和CSN引脚124。在一个实施例中，控制器110包括调节器160和驱动器170。调节器160耦合于输入引脚，并产生调节信号190。在一个实施例中，调节信号190是脉宽调制(pulse width modulation,P丽)信号。驱动器170耦合于调节器160，用于根据调节信号190产生驱动信号114和116。在一个实施例中，驱动信号114和116控制高端开关126和低端开关128交替闭合。假设调节信号190是一个P丽信号，当P丽信号处于高状态时，高端开关126闭合且低端开关128断开。这种状态被称为开关闭合状态。同理，当P丽信号处于低状态时，高端开关126断开且低端开关128闭合。这种状态被称为开关断开状态。由此，开关闭合状态的持续时间和开关断开状态的持续时间之比可由P丽信号的占空比来决定。 功率变换器103可在多个操作模式下工作。操作模式包括但不局限于充电模式和供电模式。在白天或光照相对强的环境下，太阳能板102可将光能转换为电能，功率变换器103可工作在充电模式，例如功率变换器103通过将来自太阳能板102的电能传送到电池134来给电池134充电。此外，在图1的例子中，太阳能板102在充电模式中可同时给LED串138供电。在夜间或光照相对弱的环境下，功率变换器103工作在供电模式，例如，功率变换器103通过将电池134的电能传送到LED串138来给LED串138供电。在光照(人造光或太阳光)条件下，太阳能板102可在节点152产生具有输出电压、。，和输出电流Is,的电能。太阳能板102的特性将在图2和图3中详细的描述。 在一个实施例中，功率变换器103可监测输出电压VSOLAR本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率变换电路，其特征在于，所述功率变换电路包括：太阳能板，用于产生具有输出电压的电能；及耦合于所述太阳能板的功率变换器，所述功率变换器选择性的工作于充电模式和供电模式，在所述充电模式中，所述功率变换器将所述电能从所述太阳能板传送到电源，并将所述输出电压稳定在阈值电压，在所述供电模式中，所述功率变换器将电能从所述电源传送到负载。

【技术特征摘要】
US 2008-10-27 61/197,494一种功率变换电路，其特征在于，所述功率变换电路包括太阳能板，用于产生具有输出电压的电能；及耦合于所述太阳能板的功率变换器，所述功率变换器选择性的工作于充电模式和供电模式，在所述充电模式中，所述功率变换器将所述电能从所述太阳能板传送到电源，并将所述输出电压稳定在阈值电压，在所述供电模式中，所述功率变换器将电能从所述电源传送到负载。2. 根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述功率变换器比较所述输出电压和所述阈值电压的大小，并根据所述比较的结果选择性的工作于所述充电模式和所述供电模式。3. 根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，在所述充电模式中，所述功率变换器通过调节所述电源的充电电流以将所述输出电压稳定在所述阈值电压。4. 根据权利要求l所述的功率变换电路，其特征在于，当所述输出电压被稳定在所述阈值电压时，所述太阳能板产生最大功率输出。5. 根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，还包括耦合于所述电源的电阻，用于感应所述电源的充电电流，所述功率变换器比较所述充电电流和预设参考电流的大小以控制所述充电电流小于所述预设参考电流。6. 根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，还包括耦合于所述负载的电阻，用于感应流经所述负载的负载电流，所述功率变换器比较所述负载电流和预设参考电流的大小以将所述负载电流稳定在所述预设参考电流。7. 根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述功率变换器包括耦合于节点的第一误差放大器，用于根据所述输出电压和所述阈值电压的比较结果调节所述节点的节点电压。8. 根据权利要求7所述的功率变换电路，其特征在于，所述功率变换器根据所述节点电压调节所述输出电压以将所述输出电压稳定在所述阈值电压。9. 根据权利要求7所述的功率变换电路，其特征在于，所述功率变换器还包括耦合于所述节点的第二误差放大器，用于根据流经所述负载的负载电流和预设参考电流值的比较结果调节所述节点电压。10. 根据权利要求9所述的功率变换电路，其特征在于，所述功率变换器根据所述节点电压调节所述负载电流以将所述负载电流稳定在所述预设参考电流值。11. 根据权利要求7所述的功率变换电路，其特征在于，所述功率变换器还包括耦合于所述节点的第二误差放大器，用于根据所述电源的充电电流和预设参考电流值的比较结果调节所述节点电压。12. 根据权利要求11所述的功率变换电路，其特征在于，所述功率变换器根据所述节点电压调节所述充电电流以控制所述充电电流小于所述预设参考电流值。13. 根据权利要求7所述的功率变换电路，其特征在于，所述功率变换器还包括脉宽调制信号生成器，用于接收所述节点电压，并产生脉宽调制信号以控制所述太阳能板的所述电能。14. 一种功率变换的方法，其特征在于，所述方法包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉兹洛利普赛依，
申请(专利权)人：凹凸电子武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]