[实用新型]一种提高小功率光伏电池输出效率的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种提高小功率光伏电池输出效率的装置，属于光电技术领域。

背景技术

光伏电池的制造技术和光伏发电技术已经相当成熟。但是，在光伏能源自治微系统中利用光电微能源给系统供电，最近几年才得到研究与应用。在光伏能源自治微系统中，光伏电池的面积通常小于几十平方厘米，输出电压较低(一般为几伏)，功率小于1瓦。因此，需要提高微系统的光伏电池输出效率。

在发明专利申请“锂离子电池-超级电容器混合储能光伏系统”(申请号为：200710178894)中，介绍了利用超级电容器和锂离子电池进行光伏能量存储的结构。在“太阳能发电系统的最大功率跟踪方法及装置”(专利申请号为：CN200610098495.1)中，介绍了一种利用DC-DC变换器进行最大功率点跟踪的方法。在文献“超级电容器蓄电池混合储能独立光伏系统研究”(太阳能学报，第28卷第2期，pp178-183)中提出了超级电容器与铅酸蓄电池混合能量存储的方案。这些系统在大功率光伏电池发电系统中具有良好的应用前景，但不适用于小功率光伏电池系统。其主要原因在于：控制系统复杂、控制电路自身功耗较大以及BUCK变换电路转换损耗大等，在小功率光电能源中使用时，将增加系统的功耗，使系统的输出功率降低。

发明内容

本实用新型的目的是为提高小功率光伏电池系统中光伏电池的输出效率，提出一种提高小功率光伏电池输出效率的装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种提高小功率光伏电池输出效率的装置，包括：

光伏电池1、超级电容器2、最佳电压控制器3、能量存储开关4、能量存储器5和二极管6。

光伏电池1将太阳能转换为电能；

二极管6起反向偏压保护作用，防止光伏电池1被反向输入。

将超级电容器2作为能量缓存器，暂存光伏电池1的输出能量，在最佳电压控制器3的控制下，为能量存储器5充电。这是因为超级电容器2具备长寿命、内阻小、输出功率密度大的特性，可避免由于光伏电池1输出不稳定对能量存储器5频繁充放电造成的不良影响。

最佳电压控制器4通过检测超级电容器2的输出电压，经过运算产生最佳电压控制信号，控制能量存储开关的通断，从而达到控制充放电过程的作用。为了使光伏电池1工作在最佳电压变化区，最佳电压控制器2由具有迟滞特性的控制器组成。

能量存储器5用于存储光伏电池1的输出电能。

其中，光伏电池1可等效为一个理想电流源I_ph和二极管D的并联，Rs为其等效内阻。其输出电压经二极管6(D1)给超级电容器2充电。最佳电压控制器3由升压式DC-DC变换器，电阻R1、R2、R3，以及集成运算放大器组成。

光伏电池1的输出端与二极管D1的正极相接，D1的负极与超级电容器2的正极相接。DC-DC变换器的输入端与超级电容器2的正极相接，DC-DC变换器的输出端与集成运算放大器的电源端相接。电阻R1的一端与集成运算放大器的反向端相接，另一端与超级电容器2的正极相接。电阻R2的一端与DC-DC变换器的输出端相接，另一端与集成运算放大器的同向端相接。电阻R3的一端与集成运算放大器的输出端相接，另一端与集成运算放大器的同向端相接。集成运算放大器的输出端与能量存储开关5的控制端相接，能量存储开关5的输出端与能量存储器4的正极相接，能量存储开关5的输入端与超级电容器2的正极相接。光伏电池1的负极同时与超级电容器2、能量存储器5的负极相接。

有益效果

本实用新型提出的提高小功率光伏电池输出效率的装置，基于最佳电压控制法，通过在光伏电池与能量存储器之间配置超级电容器和最佳电压控制器，使光伏电池的输出电压处于最佳电压变化区，从而有效的提高了光伏电池的输出效率。具有电路简单、自身功耗低，适合于在小功率微光伏系统中使用。

附图说明

图1为采用最佳电压控制方法提高光伏电池输出效率的电路原理图；

其中，1-光伏电池、2-超级电容器、3-最佳电压控制器、4-能量存储开关、5-能量存储器、6-二极管。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做一进步详细说明。

如图1所示，本实用新型的提高小功率光伏电池输出效率的装置包括：

光伏电池1、超级电容器2、最佳电压控制器3、能量存储开关4、能量存储器5和二极管6。