[发明专利]最大输入功率自动跟踪超级电容储能转供装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子设备，特别是一种最大输入功率自动跟踪超级电容储能转供装置。

背景技术

随着社会倡导绿色能源，光伏电站建设的数量越来越多，光伏电池发电效率是影响光伏电站经济效益的重要因素。太阳能电池板的输出功率随输出电压的不断升高呈抛物线形状变化，两头为零功率输出，且太阳能电池板的最大输出功率在不同的日照条件下变化很大，如果能将太阳能电池板的输出功率一直维持在最大值附近，那么光伏电站的发电效率将会大幅提高。目前光伏电站常用的最大功率跟踪方法有定电压跟踪法、扰动观察法、电导增量法、直线拟合法、实际测量法，这些方法均是通过改变MOSFET占空比控制直流斩波电路(DC/DC电路)的电压输出来实现最大功率跟踪的目的，但这些方法均存在功能单一、设备成本较高、功耗较大、结构复杂的缺点，如果能设计一款能够自动跟踪太阳能电池最大输出功率的超级电容储能转供装置，同时采用超级电容取代光伏电站目前所必备的昂贵且寿命短的蓄电池设备，这无疑将大幅降低光伏电站的运营成本，且能同时明显提高光伏电站的发电效率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种最大输入功率自动跟踪超级电容储能转供装置。

本发明的技术方案如下：

一种最大输入功率自动跟踪超级电容储能转供装置，包括首级超级电容单向充电电路模块IC1、中间可控串联并联相互转换超级电容组合体IC2、末级超级电容单向充电电路模块IC3、功率检测电容模块IC4、电控开关K、单片机模块IC5、输出控制模块IC6、充电保护稳压二极管D6、充电端子Vin、充电地端子Gin、放电端子Vout、放电地端子Gout、控制正极端子Kh、控制负极端子Kl、AD采样分压电阻R，如附图1所示。

所述的首级超级电容单向充电电路模块IC1与中间可控串联并联相互转换超级电容组合体IC2、末级超级电容单向充电电路模块IC3依次串联连接；IC1用于提供控制回路中的最高参考电位，保证Kh处于最高参考电位，IC3用于提供控制回路中的最低参考电位，保证Kl处于最低参考电位，IC1与IC3不参与对外供电，储能和供电工作仅由IC2完成。当需要进行最大输入功率检测时，所述单片机模块IC5通过控制功率检测电容模块IC4，将IC4中的功率检测电容C2单独连接在充电端子Vin和控制负极端子Kl之间；当不需要进行最大输入功率检测时，则IC5将C2与IC3中的末级超级电容C_n+2同极性并联，IC5根据测得的最大输入功率所对应的充电电压，通过控制IC2中的电控开关(K2～K_n+1)使IC2中的多个超级电容(C3～C_n+1)进行串联到并联，或并联到串联的连接转换，以使输入功率维持在最大值附近。多个同类装置可以通过放电端子和放电地端子进行并联或串联组合应用。

所述的IC4中C2的额定电压高于外部充电电源的最高工作电压，当外部充电电源仅对C2进行充电时，IC5根据一段时间Δt内C2电压的变化情况(由U1到U2)，依据公式W＝[0.5*C2*(U2²-U1²)]/Δt，计算出外部充电电源在这段时间内的平均输出功率，IC5通过对比连续多次的功率测量值，找到最大功率所对应的充电电压；

所述的IC2包括多个超级电容C3～C_n+1和多个电控开关K2～K_n+1，超级电容的序号按电位高低依次排序(从左到右)；C3的正极与IC1的超级电容C1的负极、IC6的电控开关K_n+5的一端连接，C_n+1的负极与放电地端子Gout、IC3的超级电容在C_n+2的正极、IC4的电控开关K_n+4的一端连接；在IC2内部，两个相邻超级电容的正极与正极、负极与负极、上一个超级电容的负极与下一个超级电容的正极之间分别通过1个电控开关连接，K2～K_n+1电控开关在IC5控制下对C3～C_n+1超级电容进行串联到并联，或并联到串联的自动组合连接；

所述的电控开关可以是场效应管、继电器，至少其中的一种。