太陽能穩壓處理單元制造技術

本發明專利技術提出了一種太陽能穩壓處理單元，其包括輸入端、穩壓電路、控制單元及輸出端，輸入端連接至光伏發電單元；輸出端連接至負載；該穩壓電路包括濾波電路及整流電路，其連接在輸入端與輸出端之間，用于對輸入的電壓信號進行穩壓處理；該控制單元連接在輸入端與穩壓電路之間，該控制單元輸出三路控制信號分別與穩壓電路中的三個有源元件連接。本發明專利技術的太陽能穩壓處理單元具有電路結構簡單的突出優勢，能夠對光伏發電單元所產生的變化范圍較大的電壓進行穩壓處理，獲得穩定均勻的輸出電壓值(或電流值)，從而最大限度提高電能利用率，為后續接入負載提供便利。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術提出了一種太陽能穩壓處理單元，其包括輸入端、穩壓電路、控制單元及輸出端，輸入端連接至光伏發電單元；輸出端連接至負載；該穩壓電路包括濾波電路及整流電路，其連接在輸入端與輸出端之間，用于對輸入的電壓信號進行穩壓處理；該控制單元連接在輸入端與穩壓電路之間，該控制單元輸出三路控制信號分別與穩壓電路中的三個有源元件連接。本專利技術的太陽能穩壓處理單元具有電路結構簡單的突出優勢，能夠對光伏發電單元所產生的變化范圍較大的電壓進行穩壓處理，獲得穩定均勻的輸出電壓值（或電流值），從而最大限度提高電能利用率，為后續接入負載提供便利。【專利說明】太陽能穩壓處理單元
本專利技術涉及電子電路技術，尤其涉及一種太陽能穩壓處理單元。
技術介紹
可再生能源（如太陽能）的開發和利用一直是人們非常關心的問題。眾所周知， 利用太陽能光發電會產生的直流電，由于直流電既不均勻也不適合傳輸，需經過轉換后方 可供工業或家庭用電。絕大多數情況下，電源轉換過程需要由特定的步驟來完成（如能量 存儲、逆變、整流、濾波等），其中整流電路和濾波電路技術發展較為成熟，電路的架構清晰， 能量傳輸轉換的效率也最高，可達到85%甚至更高的效率。 然而，由于光伏發電系統從太陽能中直接獲得的能量是不均勻的，一天中不同時 段獲取能量不一樣，一年中不同季節獲取的能量同樣有較大的差異，能量差異使得光伏發 電系統的輸出電壓值隨著時間而變化。這種無法保證時刻均勻的能量給后續使用帶來了諸 多不便，造成使用效率較低，且不適合在電網中傳輸，從而大大限制了太陽能發電的應用前 旦 -5^ 〇
技術實現思路
針對現有技術中的缺陷及問題，為了更好地利用太陽能轉換的電能，本專利技術提出 了一種太陽能穩壓處理單元，旨在解決光伏發電系統中輸出電壓的不均勻性，提高電能的 利用率及電壓的傳輸能力。 為實現上述目的，本專利技術具體是通過以下技術方案來實現的： 一種太陽能穩壓處理單元，包括輸入端、穩壓電路、控制單元及輸出端，輸入端連 接至光伏發電單元；輸出端連接至負載；該穩壓電路包括濾波電路及整流電路，其連接在 輸入端與輸出端之間，用于對輸入的電壓信號進行穩壓處理；該濾波電路是不對稱的全橋 式結構，其中一個橋臂為第一電感，其余三個橋臂為三個有源元件；該整流電路包括第二電 感、第一無源元件及二極管；該全橋式結構的一個輸出端與第二電感的一端連接，另一個輸 出端與第一無源元件的一端連接，第二電感的另一端與第一無源元件的另一端連接至二極 管的正極，二極管的負極連接至輸出端；以及該控制單元連接在輸入端與穩壓電路之間，該 控制單元輸出三路控制信號分別與穩壓電路中的三個有源元件連接。 進一步，在所述濾波電路中，第一電感、第二有源元件的一端連接至輸入端正極， 第一電感的另一端連接至第一有源元件，第二有源元件的另一端連接至第三有源元件，第 一有源元件、第三有源元件的另一端連接至輸入端負極。 作為優選的方案，第二電感一端連接在第二有源元件與第三有源元件之間；第一 無源元件的一端連接在第一電感與第一有源元件之間。 作為優選的方案，所述整流電路還包括與負載并聯的第二無源元件，從而使得輸 出電壓均勻度更高。 進一步，控制單元包括三個輸入端口、三個輸出端口，以及位于三個輸入端口和三 個輸出端口之間的運算單元，所述三個輸出端口分別輸出連接至穩壓電路中的三個有源元 件，以控制有源元件的導通或斷開。 作為優選，上述運算單元包括若干個除法器、加法器、運算放大器和反相器。優選 地，包括兩個除法器、一個加法器、兩個運算放大器及一個反相器（即與門運算器）。 進一步，第一輸入端口輸入光伏發電單兀直接輸出的電壓信號，第二輸入端口輸 入預設定的電壓信號，第三輸入端口輸入載波信號。 進一步，將第一、第二輸入端口的電壓信號經過第一除法器運算后輸出至加法器， 再將經過加法器疊加后的信號與第三輸入端口的載波信號一起輸入至第一運算放大器，得 到第一控制信號，并在第一輸出端口輸出連接至第一有源元件；將第一、第二輸入端口的電 壓信號經過第二除法器運算后的信號與第三輸入端口的載波信號一起輸入至第二運算放 大器，得到第二控制信號，并在第二輸出端口輸出連接至第二有源元件；以及將第二控制信 號經過反相器獲得第三控制信號，并在第三輸出端口輸出連接至第三有源元件。 作為優選，上述第一、第二、第三有源元件可以是晶體三級管、JFET管或M0S管等 常用的開關型器件，既可以采用同種類型，也可以采用不同類型混合使用。 作為優選，上述第一、第二無源元件可采用電阻、電感或電容等本領域內常用的儲 能元件。 本專利技術所述太陽能穩壓處理單元能夠對光伏發電單元所產生的變化范圍較大的 電壓進行穩壓處理，即根據輸入電壓值的變化實時進行升壓或降壓處理，使得最終輸出穩 定均勻的電壓值（或電流值），從而最大限度提高電能利用率，為后續接入負載提供便利。 本專利技術所述太陽能穩壓處理單元采用了類似全橋的濾波電路，該全橋結構采用不 對稱的器件，其中一個橋臂采用電感，其余三個橋臂采用三個有源元件，該全橋結構簡單高 效，使得有源元件交替導通，從而延長其使用壽命。在濾波處理之后，該全橋結構的輸出分 別經過電感和無源元件處理，使得全橋輸出之后電壓更加平滑，使得最終輸出電壓更加均 勻。 本專利技術所述太陽能穩壓處理單元采用控制單元來控制穩壓電路中有源元件的導 通或斷開，該控制單元經過內部邏輯運算輸出三路控制信號，分別對應控制三個有源元件， 從而使得整個電路的轉換效率更高，效率損失小。 【專利附圖】【附圖說明】 下面結合附圖及【具體實施方式】對本專利技術做進一步說明。本專利技術的保護范圍將不僅 局限于下列內容的表述。 圖1是本專利技術所述太陽能穩壓處理單元的原理框圖； 圖2是本專利技術所述太陽能穩壓處理單元中穩壓電路的原理示意圖； 圖3是本專利技術所述太陽能穩壓處理單元中控制單元的原理示意圖； 圖4是本專利技術所述太陽能穩壓處理單元中輸入電壓信號和載波信號圖； 圖5是示意圖，表示本專利技術所述太陽能穩壓處理單元中的三個控制信號及最終輸 出的電流電壓值； 圖6是本專利技術一個優選實施例的仿真示意圖，示出了輸入電壓信號、三個控制信 號及最終輸出的電壓值和電流值。 在本文中，相同的附圖標記表示相同的部件，在描述具體附圖時，并非所顯示的所 有部件或元件都需要隨相應的附圖一起討論。其中，附圖標記含義如下： 1---光伏發電單元；2穩壓電路；3控制單元；4負載；21 光伏發電 單元產生的電壓；22第一電感；23第一有源元件；24第二有源元件；25第 二有源兀件；26 第二電感；27 第一無源兀件；28 二極管；29 第二無源兀件； 30 輸出電流源；40 第一輸入端口；41 第二輸入端口；42 第一除法器；43 比 例系數K ;44-一第二除法器；45-加法器；46-第三輸入端口；47-第一運算放大器； 48 第二運算放大器；49 反相器；50 第一輸出端口；51 第二輸出端口；52---第 三輸出端口；60 光伏發電單兀的輸出電壓信號；61 預設定的電壓信號；62 載波 信號；63--第一控制信號；64--第二控制信號；65--本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種太陽能穩壓處理單元，包括輸入端、穩壓電路(2)、控制單元(3)及輸出端，輸入端連接至光伏發電單元(1)；輸出端連接至負載(4)；所述穩壓電路(2)包括濾波電路及整流電路，其連接在輸入端與輸出端之間，用于對輸入的電壓信號進行穩壓處理；其特征在于，所述濾波電路是不對稱的全橋式結構，其中一個橋臂為第一電感(22)，其余三個橋臂為三個有源元件(23,24,25)；所述整流電路包括第二電感(26)、第一無源元件(27)及二極管(28)；所述全橋式結構的一個輸出端與第二電感(26)的一端連接，另一個輸出端與第一無源元件(27)的一端連接，所述第二電感(26)的另一端與所述第一無源元件(27)的另一端連接至二極管(28)的正極，二極管(28)的負極連接至輸出端；以及所述控制單元(3)連接在輸入端與穩壓電路(2)之間，控制單元(3)輸出三路控制信號分別與穩壓電路(2)中的三個有源元件(23,24,25)連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：哈克布·阿圭倫·加西亞，王自鑫，陳澤楷，顏弈，王敏，孫韻琳，沈輝，
申請(專利權)人：中山大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44