[发明专利]使用太阳能电池的电源设备

说明书

本发明涉及一种使用太阳能电池的电源设备，特别涉及一种跟踪随入射到太阳能电池上的太阳光的强度及周围温度而变化的最大输出功率点，将其得到的固定的输出电压供给蓄电池的使用太阳能电池的电源设备。

最近，以更加有效地利用太阳能为目的的设备的研究非常盛行。使用需将太阳能转换成电能的太阳能电池时，太阳能电池的输出功率随入射到该太阳能电池上的太阳光的强度和周围温度而变化。

图7是用以说明太阳能电池的输出功率随入射的太阳光的强度而变化的状态的特性图。图8是用以说明太阳能电池的输出功率随周围温度变化的状态的特性图。如图7和图8所示，随太阳光的强度和周围温度的变化，太阳能电池的输出电阻抗也发生变化。因此，太阳能电池驱动固定负载时，会产生由于电阻抗的不匹配而使由太阳能电池向负载的功率传输的效率降低的问题。为此，以进行最大的功率传输获得最大的太阳能利用效率为目的研究正在进行之中。

图9是表示现有的使用太阳能电池的电源设备的电路图。图9所示的是美国专利4，873，480号公开的使用太阳能电池的电源设备，在其太阳能电池板(PV SOURCE)上设有电池阵列和一个单独的电池1。所述单独的电池1产生标准电压，将该标准电压和通过可变电阻器VR的电池阵列的输出电压在比较器2中进行比较。

在脉宽调制调整器3中产生对应其比较差的脉宽调制(PWM)信号。通过所述脉宽调制信号驱动整流晶体管Q1的基极，响应该驱动将向负载4供给的功率稳定化。由此，太阳能电池板的输出电压可以不受太阳光的强度或周围温度的影响，而经常保持稳定地供给负载。

但是，所述美国专利4，873，480号的技术内容如图7所示，由太阳光产生的最大输出功率点的电压是一点点变化的，因此，虽然通过使用固定的标准电压可以获得高效率，但是，不可能在任何时候、任何条件下都获得最大输出功率。另外，还要设置一个单独的电池，其结构比较复杂。

图10是表示另一例现有技术的使用太阳能电池的电源设备的电路图，是美国专利4，580，090号的实施例。为了补偿图8所示的因周围温度的变化所引起的太阳能电池5的电压变动，通过检测电路6来检测太阳能电池5的输出电压。另外，还设有对该检测出的电压进行温度补偿的热敏电阻TH。根据美国专利的这项技术，通过检测电路6可以采用电阻器R1、R2的电压分配方式分压太阳能电池5的输出电压，而获得所分压的检测电压，同时，利用串联连接在电阻器R2上的热敏电阻，进行温度补偿。

进而，根据电流检测器8和检测电路6检测出的检测值，驱动晶体管Q2驱动整流晶体管Q3，通过滤波器7将该驱动电压供给马达负载RL。此时，如果太阳光太弱，则存在不能进行控制，全部效率低下的问题。

图11是表示使用太阳能电池的电源设备的又一现有技术实施例的电路图，是美国专利4，916，382号的实施例。通过模-数转换器(输入测定器)10将太阳能电池(太阳能电池阵列)9的输出电压和电流转换成数字数据，通过微处理器(控制器)11的程序，将转换的数字数据进行处理，控制斩波器12，将由此产生的电压供给直流马达13。这时，微处理器(控制器)11记忆、存储由于太阳光的强度或周围温度的变化而变动的最大输出功率点。所述实施例由于使用了微处理器，所以，需要与之相应的接口电路，这样，就产生了电路结构复杂，且成本增加的问题。

本发明是为了解决现有技术存在的课题而提出的，其目的在于提供一种和太阳光的强度和周围的温度无关，总是跟踪最大输出功率点，将其得到的固定的输出电压供给蓄电池，从而获得高效率的使用太阳能电池的电源设备。

本发明的另一目的在于提供一种使用电路结构简单的太阳能电池的电源设备。

为了实现上述课题，本发明涉及的使用太阳能电池的电源设备包括：将太阳能转换成电能并输出直流电压的太阳能电池；将太阳能电池的直流电压转换成规定的直流电压而输出的斩波器；将所述斩波器输出的直流电压充电的蓄电池，另外，还有根据太阳能电池的输出电压和输出电流检测太阳能电池的最大输出功率点，并根据其功率检测信号跟踪太阳能电池的输出电流，使斩波器工作在最大输出功率状态下的可进行脉宽调制控制的脉宽调制控制器。

本发明涉及的使用太阳能电池的电源设备，其中所述斩波器包括：由在太阳能电池的输出端和接地之间串联连接的电感器、开关器件和电流感知电阻器构成的升压型变换器、以及由串联连接在升压型变换器的开关器件的两端的二极管和电容器构成的整流电路。