太阳能电池及其输出功率调节系统技术方案

本实用新型专利技术是一种太阳能电池及其输出功率调节系统。该输出功率调节系统包括检测模块、系统控制模块和一个功率输出控制开关。检测模块用以检测太阳能电池板和蓄电池的输出功率，并通过系统控制模块计算出太阳能电池板的最佳输出功率。实现了太阳能电池在环境变化下的充电功率自动调节功能，提高了太阳能电池板的光能利用效率。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种太阳能电池，尤其是一种具有输出功率调节系统的太阳能电池。
技术介绍
光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能的器件。由于它广泛用于把太阳能直接变电能，因此又称为太阳电池、太阳能光伏电池。目前，应用最广、最有发展前途的是硅光电池。硅光电池转换效率的理论值，最大可达24%，而实际上只达到10% 18%。然而要把这效率仅为10% 18%光电转换的能量最大限度地储存起来并加以利用就成为太阳能应用的一个重要的课题。一般的电能储存是将电能转换为化学能储存于蓄电池，即蓄电池的充电过程，然而在实际工作过程中由于天气的变化，季节的交替导致太阳能电池板不可能时刻输出恒定电压和电流，而蓄电池充电的过程也是一个非线性复杂的过程，又因为太阳能电池板在本系统中属于造价较高的部件，所以应该尽可能提高太阳能电池板发电的利用率。目前太阳能电池板一般应用的直充模式，即太阳能电池板的负载就是蓄电池的内阻，蓄电池内阻与其电荷状态(SOC)以及环境温度有关，蓄电池内阻不仅是变化的，而且也是不可控制的，难以和光电池实现最佳匹配，导致太阳能电池板的利用率大大下降，且由于直充模式不加控制，不能匹配蓄电池的合理充电曲线，也使得蓄电池的寿命大大折扣。
技术实现思路
为充分利用太阳能电池板产生的电能，应根据在不同光照条件下太阳能电池内阻不同的特点，控制改变配接的负载的阻抗，使负载阻抗与太阳能电池板阵列的输出阻抗相匹配而得到最大的输出电功率，保证太阳能电池板阵列始终工作在最大功率点上，实现最大功率点的跟踪。根据上述目的，本技术提出了一种太阳能电池输出功率调节系统，包括第一功率检测模块，连接在一太阳能电池板输出端；功率输出控制开关，连接在上述太阳能电池板和一负载之间；以及系统控制模块，连接该第一功率检测模块和该功率输出控制开关，其中该系统控制模块包括功率比较单元、控制单元和脉宽调制单元，所述比较单元接收该第一功率检测模块的第一检测信号，并向该控制单元输出一比较结果，所述控制单元根据上述比较结果向该脉宽调制单元施加一脉冲信号，所述脉宽调制单元对该脉冲信号进行占空比调，并将调制后的脉冲信号输出给功率输出控制开关。由本技术的目的提出的一种太能能电池输出功率调节系统，其中所述第一功率检测模块包括第一输出电压检测单元、第一输出电流检测单元和功率乘法器。由本技术的目的提出的一种太能能电池输出功率调节系统，其中所述功率输出控制开关为绝缘栅型可控晶体管或者功率场效应管。由本技术的目的提出的一种太能能电池输出功率调节系统，其中所述功率比较单元包括功率寄存器和功率比较器。由本技术的目的提出的一种太能能电池输出功率调节系统，其中所述脉宽调制单元包括脉宽调制器以及功率放大器。同时，本技术还提出了一种太阳能电池，包括太阳能电池板、蓄电池，以及上述的太阳能电池输出功率调节系统，其中该太阳能输出功率调节系统的该功率输出控制开关连接在所述太阳能电池板和所述蓄电池之间；该太阳能输出功率调节系统的该第一功率检测模块连接在所述太阳能电池板的输出端。进一步的，该一种太阳能电池还包括第二功率检测模块，连接在该蓄电池的输出端上，并向太阳能输出功率调节系统输入第二检测信号。其中，所述第二功率检测模块包括第二输出电压检测单元和第二输出电流检测单兀。以下结合附图以具体实施例对本专利技术做详细说明。附图说明图1是本技术的太阳能电池的结构示意图；图2是图1中的太阳能电池的结构拓展图；图3是太阳能电池板的输出功率和电流的关系曲线图具体实施方式请参见图1，图1是本技术的太阳能电池的结构示意图。如图所示，该太阳能电池包括太阳能电池板10、太阳能电池输出功率调节系统20以及蓄电池30。其中，太阳能电池输出功率调节系统20包括功率输出控制开关21、第一功率检测模块22和系统控制模块23。该功率输出控制开关21可以为绝缘栅型可控晶体管(IGBT)或者功率场效应管 (VMOS)，连接在太阳能电池板10和蓄电池30之间，其作用是控制太阳能电池板10的平均输出功率。该第一功率检测模块22连接在太阳能电池板10的输出端上，用以测量太阳能电池板10的输出功率。系统控制模块23连接第一功率检测模块22和功率输出控制开关 21，根据第一功率检测模块22提供的功率数值，控制功率输出控制开关21的工作时间。当功率输出控制开关21处于“开”状态时，太阳能电池板10向蓄电池30输出电量，实现充电； 反之则停止输出。通过控制单位时间内的充电量达到调节平均输出功率的目的。详细地，请参见图2。图2是图1中的太阳能电池的结构拓展图。如图所示，第一功率检测模块22包括第一输出电压检测单元221、第一输出电流检测单元222以及功率乘法器223。第一输出电压检测单元221和第一输出电流检测单元222分别检测太阳能电池板10的输出电压和输出电流，功率乘法器223将上述测量得到的电压值和电流值换算成功率值。系统控制模块23包括控制单元230、功率比较单元231和脉宽调制单元232。其中功率比较单元231包括功率寄存器2312和功率比较器2311，通过接收功率乘法器223的功率值，并和一参考值进行比较，该参考值可以是功率寄存器2312预先设置的标准值，也可以是由第一功率检测模块22提供的即时测量值。控制单元230接收由功率比较器2311 输出的比较结果，并根据该比较结果向脉宽调制单元232施加一控制信号。脉宽调制单元232包括脉宽调制器(Pulse Width Modulation，PWM) 2321和脉冲信号放大器2322，脉宽调制器2321根据上述控制信号，对输出的脉冲信号的占空比进行调制，脉冲信号放大器2322 将调制后的脉冲信号放大，并输出给功率输出控制开关21。当脉冲信号为高值时，功率输出控制开关21打开，反之则关闭。因此占空比的大小决定了一个周期下功率输出控制开关 21的工作时间，从而控制了一个周期下，太阳能电池板10对蓄电池30的平均输出功率。进一步地，在蓄电池30的输出端上，也可以设置一个第二功率测量模块31，以测量该蓄电池30的电量状态。如果蓄电池30已经充满电，则系统控制模块23则通知功率输出控制开关21进入常闭状态，停止充电，反之则开始充电。该第二功率测量模块31也可以包括第二输出电压测量单元和第二输出电流测量单元(图中未示出)，连接在系统控制器 230或者比较单元231上。值得一提的是，上述所有进行比较的物理量，也可以是电流或者电压，因为电压、电流、功率三者存在一定的对应关系，当换作其他两个量时，可以很方便的找到相应的处理方法，因此电流、电压或其它相关的物理量，都可以作为本技术作为比较的单位。下面，将介绍本技术的工作过程。1、通过实时检测太阳能电池板输出的电压电流，并根据预先设定的算法来判断太阳光的光照度，依此来计算太阳能电池板的实际输出功率及功率变化量；2、通过实时检测蓄电池的输出电压和蓄电池的充电电流，判断蓄电池的蓄电电量储存状况，依此来控制蓄电池的充电电压和电流的大小，保证蓄电池工作在最佳状态；3、充电过程中，太阳能电池输出功率调节系统实时检测太阳能电池板的功率输出和蓄电池电量储存状况，如果太阳能电池板的输出电压小于蓄电池的电池电压，则继续监测太阳能电池板和蓄电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种太阳能电池输出功率调节系统，其特征在于，包括：第一功率检测模块，连接在一太阳能电池板输出端；功率输出控制开关，连接在上述太阳能电池板和一负载之间；以及系统控制模块，连接该第一功率检测模块和该功率输出控制开关，其中该系统控制模块包括功率比较单元、控制单元和脉宽调制单元，所述比较单元接收该第一功率检测模块的第一检测信号，并向该控制单元输出一比较结果，所述控制单元根据上述比较结果向该脉宽调制单元施加一脉冲信号，所述脉宽调制单元对该脉冲信号进行占空比调，并将调制后的脉冲信号输出给功率输出控制开关。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陶智，何建龙，张晓俊，吴迪，
申请(专利权)人：苏州市曦煜光电有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32