專利名稱：一種并聯式太陽能供電電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能發電電路，尤其涉及一種并聯式太陽能供電電路。
背景技術：
太陽能發電技術因其“方便，清潔”成為現有能源的主體。單個太陽能單元的電壓比較低，個體發電不能供用戶使用。單個太陽能發電單元的功率很小，太陽能的使用需要許多個單元配合使用，現階段常用的方法是將多個單元串聯，組成一系列的串聯電源(電壓有 12V，24V等)，然后將這些串聯電源并列后儲存或供逆變器使用。串聯電路的供電可靠性很低，當串聯電路中的任何一個發電單元變化時都有可能導致太陽能電池的供電可靠性，由于太陽能發電單元的運行直接受光照的影響，這也就決定了串聯方式太陽能電池板的效率很低，一般不到20%。超低壓升壓技術使得太陽能并聯供電成為可能，超低壓升壓泵需要多個器件的配合，如果使用多個全套啟動設備將大大增加成本，因而尋找結構簡單、穩定的并聯升壓方式成為太陽能發電的主要任務之一。
發明內容
本發明公開了一種并聯式太陽能供電電路，其目的是為了克服太陽能發電單元串聯效率低而提供一種并聯供電電路，它能夠在超低壓下運行，輸出電壓穩定性高，保證太陽能發電的穩定性及高效率性；多個太陽能單元供電只需一個啟動電路，且啟動電路的控制簡單，從而節約了太陽能發電成本。本發明的技術方案如下
一種并聯式太陽能供電電路，包括若干相互并聯的升壓單元、啟動電路、用于控制啟動電路運行狀態的啟動控制電路；所述啟動電路與所述升壓單元連接；所述啟動電路的控制端與所述啟動控制電路連接。較佳地，所述升壓單元，進一步包括 主升壓電路，用于將輸入的電壓升高到特定值； PWM發生電路，用于控制主升壓電路運行；
PWM供電選擇電路，用于選擇PWM發生電路的供電； 輸出限制電路，用于限制所述主升壓電路的功率流向；
其中，所述PWM發生電路與主升壓電路連接；所述啟動電路與PWM發生電路連接；所述輸出限制電路與所述升壓單元的輸出端連接；PWM供電選擇電路與所述PWM發生電路連接。較佳地，所述主升壓電路包括一電感、一用于控制電感中能量變化的高頻開關器件及一用于控制所述主升壓電路的電流流向的第一二極管；所述電感一端與所述升壓單元的輸入端連接，其另一端分別與所述高頻開關器件的一端以及第一二極管的陽極連接；所述高頻開關器件的另一端連接所述供電電路的電壓參考點；所述第一二極管的陰極與所述升壓單元的輸出端連接。較佳地，所述PWM發生電路包括一 PWM發生器、第五電阻和第六電阻；所述第五電阻和第六電阻主要用于調節PWM發生器輸出信號的占空比；
其中，所述第五電阻和第六電阻相互串聯，且串聯后二者整個接在所述升壓單元的輸出端和所述供電電路的電壓參考點之間；且兩電阻的串聯點與所述PWM發生器的輸出采樣端相連。較佳地，所述啟動電路包括一啟動控制器和一用于儲能的第一電容，所述第一電容的一端與所述啟動控制器連接；所述第一電容的另一端接所述供電電路的電壓參考點。較佳地，所述PWM供電選擇電路包括第二二極管和第三二極管，所述兩個二極管的陰極相互連接后再與PWM發生電路連接。較佳地，所述輸出控制電路包括第四二極管，所述第四二極管的陰極與所述升壓單元外部的直流母線正極相連，第四二極管的陽極與所述升壓單元的輸出端相連。較佳地，所述啟動控制電路包括一第二電阻以及若干個第一電阻，所述每一第一電阻對應一升壓單元；所述第二電阻和每一第一電阻串聯；所述若干個第一電阻并聯在一起；
其中，所述若干個第一電阻相互并聯的一端分別與所述第二電阻和啟動電路的控制端連接；每一第一電阻非并聯的一端分別連接其對應的升壓單元的輸出端；
所述第二電阻非與第一電阻連接的一端與所述供電電路的電壓參考點連接。較佳地，所述PWM發生器的輸出端與高頻開關器件連接； 所述第二二極管的陽極連接啟動控制器的輸出端；
所述第三二極管的陽極連接所述升壓單元的輸出端；
所述第二二極管和第三二極管的陰極均連接到PWM發生器的電源端。較佳地，所述第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管均為肖特基二極管。與現有技術相比，本發明的有益效果如下
本發明的一種并聯式太陽能供電電路，它通過特殊的啟動控制方式使得超低壓升壓裝置并聯運行成為可能，同時也能減少n-1個啟動電路，在很大程度上降低了供電裝置的成本，模擬式的控制電路也大大簡化了控制電路的邏輯結構，本發明為太陽能發電提供一種簡單可靠的供電電路。
圖1為本發明具體實施例一種并聯式太陽能供電電路原理圖。
具體實施例方式一種并聯式太陽能供電電路，包括若干相互并聯的升壓單元、啟動電路、用于控制啟動電路運行狀態的啟動控制電路；所述啟動電路與所述升壓單元連接；所述啟動電路的控制端與所述啟動控制電路連接。下方結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的描述。實施例如圖1，一種并聯式太陽能供電電路800，包括n個相互并聯的升壓單元100、啟動電路50、用于控制啟動電路運行狀態的啟動控制電路60 ；啟動電路50與升壓單元連接；啟動電路50的控制端與啟動控制電路60連接。η個升壓單元包括η個輸入端，分別是Vinl，Vin2，……，Vin (n_l)，Vinn ；對應的，η個升壓單元包括η個輸出端，分別是Voutl，Vout2，……，Vout (n_l)，Voutn。每一升壓單元的結構相同，以其中一個升壓單元為例，來說明其結構。升壓單元100，進一步包括
主升壓電路10，用于將輸入的電壓升高到特定值； PWM發生電路20，用于控制主升壓電路運行； PWM供電選擇電路30，用于選擇PWM發生電路的供電； 輸出限制電路60，用于限制所述主升壓電路的功率流向；
其中，PWM發生電路20與主升壓電路10連接；啟動電路50與PWM發生電路20連接； 輸出限制電路60與所述升壓單元100的輸出端連接；PWM供電選擇電路30與PWM發生電路20連接。其中，主升壓電路10包括一電感L、一用于控制電感中能量變化的高頻開關器件 Tl及一用于控制所述主升壓電路10的電流流向的第一二極管SDl ；電感L 一端與所述升壓單元100的輸入端連接，其另一端分別與所述高頻開關器件T的一端以及第一二極管SDl 的陽極連接；高頻開關器件Tl的另一端連接所述供電電路800的電壓參考點；第一二極管 SDl的陰極與所述升壓單元100的輸出端連接。其中，PWM發生電路20包括一 PWM發生器、第五電阻R5和第六電阻R6 ；第五電阻 R5和第六電阻R6主要用于調節PWM發生器輸出信號的占空比。PWM發生器設置有電源端、 輸出采樣端和輸出端。第五電阻R5和第六電阻R6相互串聯，且串聯后二者整個接在所述升壓單元100 的輸出端和所述供電電路800的電壓參考點之間；且兩電阻的串聯點與PWM發生器的輸出采樣端相連。PWM發生器的輸出端與高頻開關器件T連接。其中，啟動電路50包括一啟動控制器和一用于儲能的第一電容Cl，第一電容Cl的另一端接所述供電電路800的電壓參考點。啟動控制器設置有輸出端、控制端、輸入端、儲能端。第一電容Cl的一端與所述啟動控制器的儲能端連接。啟動控制器的輸入端與至少一個升壓電路100的輸入端連接。其中，PWM供電選擇電路30包括第二二極管SD2和第三二極管SD3，所述兩個二極管的陰極相互連接后再與PWM發生電路連接。第二二極管SD2的陽極連接啟動控制器的輸出端； 第三二極管SD3的陽極連接所述升壓單元100的輸出端；
第二二極管SD2和第三二極管SD3的陰極均連接到PWM發生器的電源端。其中，輸出控制電路40包括第四二極管SD4，第四二極管SD4的陰極與所述升壓單元100外部的直流母線正極相連，第四二極管SD4的陽極與所述升壓單元100的輸出端相連。其中，啟動控制電路60包括一第二電阻R2以及η個第一電阻Rl，每一第一電阻 Rl對應一升壓單元100 ；第二電阻R2和每一第一電阻Rl串聯；η個第一電阻Rl并聯在一起。其中，η個第一電阻Rl相互并聯的一端分別與第二電阻R2和啟動電路50的控制端連接；每一第一電阻Rl非并聯的一端分別連接其對應的升壓單元100的輸出端。如圖1 所示，每一個Rl分別連接到其對應的升壓單元的輸出端Voutl, Vout2,……，Vout(Ii-I)， Voutn0第二電阻R2非與第一電阻Rl連接的一端與所述供電電路800的電壓參考點連接。本實施例中，上述第一二極管SD1、第二二極管SD2、第三二極管SD3、第四二極管 SD4均為肖特基二極管。本實施例中，各部分電路的情況如下
主升壓電路10為標準的boost升壓電路，用來對輸入電壓放大到標準值，本實施例中采用一個高頻開關器件MCH3406，其柵極接儲能電感L的一端，漏極接所述供電電路800的電壓參考點，其控制端口與PWM發生電路20的輸出口相連；電感L為儲能元件，第一二極管 SDl (肖特基二極管)主要控制升壓電路的電流流向。高頻開關器件MCH3406主要控制電感 L中能量的變化。該電路的工作原理是在高頻開關器件MCH3406導通時，供電單元的輸入端向電感L充電，當高頻開關器件MCH3406斷開時，輸入電源連同電感L向輸出端供電；假設高頻開關器件MCH3406的開關占空比為a，則輸出電壓為Vin/(1-a)由于a恒小于1， 因而總體電路體現了升壓的作用；
PWM發生電路20，用來控制主升壓電路中開關管開關狀態，本實施例中采用一個可設置的PWM信息的振蕩發生器作為PWM發生器，本實例采用精工系列的高占空比發生器 S-8337，PWM發生電路帶有串聯電阻調節PWM信號的占空比，該電路總體輸出為一可調的 PWM信號，動態維持輸出電壓在規定范圍內。PWM供電選擇電路30，該電路中包含兩個共陰連接的肖特基二極管SD2和SD3，二極管的陽極與各自的供電電源相連，兩個供電分別是啟動電路的輸出和本升壓單元的輸出端，兩個供電電源以二極管隔離的方式形成競爭的形式。在本電路未工作時，由啟動電路經二極管SD2向PWM發生器供電，在電路啟動后由升壓電路的輸出供電，由于升壓電路的輸出電壓高于啟動電路提供的電壓，因而在升壓電路運行后將直接斷開啟動電路的供電電源。輸出限制電路40，用于本隔離升壓單元與外部直流母線，防止外部電路影響本升壓單元，其主要元器件為一二極管SD4，其陰極與外部電路相連，陽極與升壓單元的輸出口相連。啟動電路50，用于啟動并聯供電裝置中的所有PWM發生器，啟動電路中包含一個儲能電容，儲能電容主要用于儲存輸入功率，啟動電路輸出一個較高電壓(2. 0V, 2. 2V，2. 4V 等)，輸出端與各升壓電路的PWM供電選擇二極管陽極相連，啟動電路中的電容選取因根據并聯數而定，一般并聯越多，電容選取越大，但電容過大時會影響啟動時間。啟動控制電路60，用于控制啟動電路的運行狀態，其中包含一組相同的電阻Rl及一個分壓電阻R2，電阻的接法如上發明內容所述。設電阻連接點的電壓為Vcon，則有
權利要求
1.一種并聯式太陽能供電電路，其特征在于，包括若干相互并聯的升壓單元、啟動電路、用于控制啟動電路運行狀態的啟動控制電路；所述啟動電路與所述升壓單元連接；所述啟動電路的控制端與所述啟動控制電路連接。
2.根據權利要求1所述的一種并聯式太陽能供電電路，其特征在于，所述升壓單元，進一步包括主升壓電路，用于將輸入的電壓升高到特定值；PWM發生電路，用于控制主升壓電路運行；PWM供電選擇電路，用于選擇PWM發生電路的供電；輸出限制電路，用于限制所述主升壓電路的功率流向；其中，所述PWM發生電路與主升壓電路連接；所述啟動電路與PWM發生電路連接；所述輸出限制電路與所述升壓單元的輸出端連接；PWM供電選擇電路與所述PWM發生電路連接。
3.根據權利要求2所述的一種并聯式太陽能供電電路，其特征在于，所述主升壓電路包括一電感、一用于控制電感中能量變化的高頻開關器件及一用于控制所述主升壓電路的電流流向的第一二極管；所述電感一端與所述升壓單元的輸入端連接，其另一端分別與所述高頻開關器件的一端以及第一二極管的陽極連接；所述高頻開關器件的另一端連接所述供電電路的電壓參考點；所述第一二極管的陰極與所述升壓單元的輸出端連接。
4.根據權利要求2所述的一種并聯式太陽能供電電路，其特征在于，所述PWM發生電路包括一PWM發生器、第五電阻和第六電阻；所述第五電阻和第六電阻主要用于調節PWM發生器輸出信號的占空比；其中，所述第五電阻和第六電阻相互串聯，且串聯后二者整個接在所述升壓單元的輸出端和所述供電電路的電壓參考點之間；且兩電阻的串聯點與所述PWM發生器的輸出采樣端相連。
5.根據權利要求2所述的一種并聯式太陽能供電電路，其特征在于，所述啟動電路包括一啟動控制器和一用于儲能的第一電容，所述第一電容的一端與所述啟動控制器連接； 所述第一電容的另一端接所述供電電路的電壓參考點。
6.根據權利要求2所述的一種并聯式太陽能供電電路，其特征在于，所述PWM供電選擇電路包括第二二極管和第三二極管，所述兩個二極管的陰極相互連接后再與PWM發生電路連接。
7.根據權利要求2所述的所述的一種并聯式太陽能供電電路，其特征在于，所述輸出控制電路包括第四二極管，所述第四二極管的陰極與所述升壓單元外部的直流母線正極相連，第四二極管的陽極與所述升壓單元的輸出端相連。
8.根據權利要求2所述的一種并聯式太陽能供電電路，其特征在于，所述啟動控制電路包括一第二電阻以及若干個第一電阻，所述每一第一電阻對應一升壓單元；所述第二電阻和每一第一電阻串聯；所述若干個第一電阻并聯在一起；其中，所述若干個第一電阻相互并聯的一端分別與所述第二電阻和啟動電路的控制端連接；每一第一電阻非并聯的一端分別連接其對應的升壓單元的輸出端；所述第二電阻非與第一電阻連接的一端與所述供電電路的電壓參考點連接。
9.根據權利要求1至8中任意一項所述的一種并聯式太陽能供電電路，其特征在于，所述PWM發生器的輸出端與高頻開關器件連接；所述第二二極管的陽極連接啟動控制器的輸出端；所述第三二極管的陽極連接所述升壓單元的輸出端；所述第二二極管和第三二極管的陰極均連接到PWM發生器的電源端。
10.根據權利要求9所述的一種用于太陽能發電的超低壓升壓電路，其特征在于，所述第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管均為肖特基二極管。
全文摘要
本發明公開了一種并聯式太陽能供電電路，包括若干相互并聯的升壓單元、一啟動電路、用于控制啟動電路運行狀態的啟動控制電路；所述啟動電路與所述升壓單元連接；所述啟動電路的控制端與所述啟動控制電路連接。所述升壓單元包括主升壓電路、PWM發生電路、PWM供電選擇電路、輸出限制電路；其中，所述PWM發生電路與主升壓電路連接；所述輸出限制電路與所述升壓單元的輸出端連接；PWM供電選擇電路與所述PWM發生電路連接。本發明通過特殊的硬件啟動控制方式使得超低壓升壓裝置并聯運行成為可能，同時也能減少n-1個啟動電路，在很大程度上降低了供電裝置的成本，模擬式的控制電路也大大簡化了控制電路的邏輯結構，本發明為太陽能發電提供一種簡單可靠的供電電路。
文檔編號H02M1/36GK102496999SQ201110405680
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月8日 優先權日2011年12月8日
發明者余志文, 劉高維, 房新雨, 艾芊, 解大, 賈玉健 申請人:上海交通大學