用于获得能够确定电源的最大功率点的信息的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于确定能够确定在第一时间周期提供直流的电源的最大功率点的信息的设备，该设备至少包括电容器、用于在第二时间周期期间使电容器充电的部件、用于在第三时间周期使电容器放电的部件、用于监测电容器上的电压和电流变化的部件。在第一时间周期期间，直流不经过用于使电容器充电的部件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于获得能够确定电源的最大功率点的信息的设备本专利技术通常涉及用于获得能够确定如光生伏打电池或电池阵列或燃料电池的电源的最大功率点的信息的设备。光生伏打电池将太阳能直接转换为电能。光生伏打电池所产生的电能能够随时间来提取并且以电功率的形式来使用。将光生伏打电池所提供的直流电功率提供给如DC-DC向上/向下转换器电路和/或DC/AC逆变器电路的转换装置。然而，光生伏打电池的电流-电压下降特性使输出功率随着从光生伏打电池所提取的电流而进行非线性变化。功率-电压曲线根据如光辐射水平和工作温度的气候变迁而变化。操作光生伏打电池或电池阵列的近最佳点处于其中功率为最大的电流-电压曲线的区域或附近。这个点称为最大功率点(MPP)。重要的是在MPP附近操作光生伏打电池，以便优化其发电效率。因为功率-电压曲线根据气候变迁而变化，所以MPP也根据气候变迁而变化。于是需要能够在任何时间识别MPP。通过将组件插入电源与负载之间的电流通路，当组件不完善时，会发生某些功率损耗。本专利技术的目的在于提供一种设备，该设备使得能够获得表示例如电源的输出电流和电压变化的信息，以便确定电源的MPP，并且其中尽可能多地降低功率损耗。为此，本专利技术涉及一种用于确定能够确定在第一时间周期提供直流的电源的最大功率点的信息的设备，该设备至少包括电容器、用于在第二时间周期期间使电容器充电的部件、用于在第三时间周期使电容器放电的部件、用于监测电容器上的电压和电流的部件，其特征在于，在第一时间周期期间，直流不经过用于使电容器充电的部件。因此，有可能得到表示电源的输出电压和电流变化的信息，而没有重要的功率损失。此外，在大多数DC/DC和DC/AC转换器中，在其输入端上电容器已经用于滤波目的。电容器还能够用于监测至少一个特定时间周期期间的电压和电流变化。所监测的电压和电流变化使得能够在任何时间获得如电源的所希望的电压-电流/电压-功率下降特性的信息。本专利技术避免了将任何其它额外的电容器添加到系统中。按照特定的特征，直流在第一时间周期期间打算用于负载。按照特定的特征，用于使电容器放电的部件由电阻器和第一开关组成，电阻器的第一端子连接到电源的第一端子并且连接到第一开关的第一端子，电阻器的第二端子连接到电容器的第一端子，电容器的第二端子连接到电源的第二端子并且连接到第一开关的第二端子。因此，利用这种拓扑，能够使电容器放电而无需电源与负载之间的电流通路中的附加开关，从而避免了连接到电源的转换器的正常操作期间、即第一时间周期期间，会出现在第一开关上的损耗。因此，得到了用于获得能够确定MPP的信息的更有效拓扑。按照特定的特征，用于在第二时间周期期间使电容器充电的部件包括第二开关。因此，在正常操作期间，如果与主通路上的开关相比较的话，第二开关上的损耗降低许多。按照特定的特征，第二开关与电阻器并联连接。因此，在正常操作期间、即第一时间周期期间，还用作输入滤波器的电容器始终是工作的，因为第二开关创建了与电阻器并联的短路，并且在这种情形下电阻器上没有功率损耗。此外，如果与主通路上的开关相比较的话，第二开关上的损耗降低许多，因为在正常操作下通过电容器的电流由于其上很小的电压纹波而非常小。按照特定的特征，用于获得能够确定电源的最大功率点的信息的设备还包括用于在第二时间周期期间和第三时间周期期间将负载从电源断开的第三开关。因此，有可能周期性地将电源从负载断开，以便获得能够确定最大功率点的信息、即执行电源的电压-电流/电压-功率下降特性，其中负载可以是DC/DC或DC/AC转换器。通常，在DC/DC或DC/AC拓扑上已经包含了第三开关。此外，不一定具有可变负载，可变负载会要求更长的时间工作在曲线的不同点，从而还导致较低的发电效率。按照特定的特征，用于监测电容器上的电压和电流的部件在第二时间周期期间于连续的时间样本上对电容器上的电压进行采样。因此，有可能由电压导数的计算来估计电流变化，从而消除了对导致额外的功率损耗的昂贵电流传感器的需要。成本和效率得到了改进。通过关联这个第二时间周期期间的每一对估计的电流和测量的电压，来执行电源的电压-电流/电压-功率下降特性的估计。按照特定的特征，使用通过使连续样本处的测量的电压与数学函数之间的差的平方和为最小而获得的拟合数学函数来处理在给定样本周围的连续样本处的测量的电压，以便获得给定样本的经过处理的电压。因此，可能出现在测量的电压样本上的噪声已经通过多项式函数被滤波，从而为该样本产生改进的电压估计。按照特定的特征，数学函数是具有实系数的给定阶的多项式函数。按照特定的特征，通过将电容器的电容值与给定样本的电压导数相乘来确定给定样本的电流，电压导数通过给定样本的拟合数学函数来获得。因此，通过使用拟合数学函数，有可能同时实现两个有用的操作对电压样本进行滤波并且估计它的电压导数。按照特定的特征，用于获得能够确定电源的最大功率点的信息的设备还包括用于在第三时间周期期间对电容器上的电压进行采样以便确定电容器的电容值的部件。因此，每当获得能够确定电源的最大功率点的信息时就有可能准确地确定实际的电容值，从而避免了由于对电容器的温度和老化影响而可能在电流估计上出现的误差。按照特定的特征，所确定的电容值用于确定给定样本的电流。因此，完全不必要将电流传感器安装到系统中。此外，从每个样本的电压导数计算和相应的电容值所获得的结果导致非常准确的电流估计。按照特定的特征，电容器、用于监测电压和电流的部件以及第三开关是合并降压/升压转换器的组件。因此，有可能通过将很少的组件添加到降压/升压转换器中来执行电源的电压-电流/电压-功率下降特性，从而产生能够导致电源的更加高效的功率利用的低成本修改。通过阅读示例实施例的以下描述，本专利技术的特性将会更清楚地显现，所述描述参照附图提出，附图包括附图说明图1是可实现本专利技术的能量转换系统的示例；图2是表示按照电源的输出电压的电源的输出电流变化的曲线的示例；图3是按照本专利技术的、获得能够确定电源的最大功率点的信息的、包括有电容器的电路的示例；图4表示按照本专利技术的、包括能量转换装置和其中含有电容器的电路的装置的示例；图如是在无需使电压极性反转的情况下能够降低或升高输入电压的合并降压/升压转换器的示例；图恥是合并降压/升压转换器中的按照本专利技术的、包括有电容器的电路的具体实现的示例；图6a是按照本专利技术所测量的电容器电压变化的示例；图6b是按照本专利技术所获得的电源电流变化的示例；图7是按照本专利技术的具体实现模式的、用于确定电源的最大功率点的算法的示例；图8a是按照本专利技术的具体实现模式的、用于基于适当的数学函数、如具有实系数的多项式函数的拟合来确定曲线的第一窗口的示例；图8b是按照本专利技术的具体实现模式的、用于基于适当的数学函数、如具有实系数的多项式函数的拟合来确定曲线的第二窗口的示例；图8c是按照本专利技术的具体实现模式的、用于基于适当的数学函数、如具有实系数的多项式函数的拟合来确定曲线的第三窗口的示例；图9是按照本专利技术的具体实现模式的、用于确定被用来获得能够确定电源的最大功率点的信息的电容器的电容值的算法的示例。图1是可实现本专利技术的能量转换系统的示例。能量转换系统由连接到如DC-DC升压/降压转换器和/或又称为逆变器的DC/AC转换器的转换装置Conv的、如光生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·比亚蒂，
申请(专利权)人：三菱电机研发中心欧洲有限公司，三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：