《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種低輸入電壓的微型太陽能充電器
2021年電子技術(shù)應(yīng)用第4期
楊 煬1，2，劉 青2，王子才1，張 華2
1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱150001；2.深圳航天科技創(chuàng)新研究院，廣東 深圳518057
摘要： 分析了移動便攜式太陽能發(fā)電應(yīng)用中太陽能電池陣列受照情況的特點及其對有效輸出功率的影響，指出該類應(yīng)用中應(yīng)盡可能減少陣列的串聯(lián)數(shù)，增加并聯(lián)數(shù)以減少部分遮擋或受照不均勻造成的功率損失。針對這一需求，采用LT8490控制器，設(shè)計了一款具有最大功率點跟蹤功能的升降壓太陽能充電模塊，通過分析控制器的工作原理，提出了一種拓展輸入電壓下限的方法，使其能更好地解決移動便攜式應(yīng)用中減少串聯(lián)數(shù)導(dǎo)致陣列輸出電壓較低的問題。實驗測試表明，該方法可行有效，設(shè)計的微型太陽能充電模塊能滿足移動便攜式應(yīng)用中太陽能電池陣列串聯(lián)數(shù)較少、輸出電壓較低的要求。
中圖分類號： TM921.5
文獻標(biāo)識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200898
中文引用格式： 楊煬，劉青，王子才，等. 一種低輸入電壓的微型太陽能充電器[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2021，47(4)：121-125.
英文引用格式： Yang Yang，Liu Qing，Wang Zicai，et al. Low input voltage small form factor solar power charging module[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(4)：121-125.
Low input voltage small form factor solar power charging module
Yang Yang1，2，Liu Qing2，Wang Zicai1，Zhang Hua2
1.Harbin Institute of Technology，Harbin 150001，China； 2.Shenzhen Academy of Aerospace Technology，Shenzhen 518057，China
Abstract： This paper analyzes the characteristics of solar array illumination in mobile and portable solar power generation applications and its impact on output power. It is pointed out that in such applications, the number of solar cells in series should be reduced as much as possible, and the number of parallel connections should be increased to reduce partial shading or non-unified illumination. In response to this demand, the LT8490 controller is used to design a Buck-Boost solar charging module with Maximum Power Point Tracking(MPPT) function. A method to extend the lower limit of the input voltage is proposed to make it better to solve the problem of lower array output voltage caused by reducing the number of solar cells in series. Experimental tests show that the method is feasible and effective. The proposed solar power charging module can meet the requirements of fewer solar cells in series and lower output voltage in mobile and portable applications.
Key words : portable solar power charging；maximum power point tracking；Buck-Boost topology

0 引言

    太陽能發(fā)電，也稱光伏發(fā)電，是利用半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，吸收太陽光中光子的能量并轉(zhuǎn)換為電能，是一種易于獲取、清潔環(huán)保的可再生能源。近年來，隨著新型太陽能電池的出現(xiàn)以及傳統(tǒng)太陽能電池生產(chǎn)工藝的改進，太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率在不斷提高[1]，且生產(chǎn)成本也在逐步降低，與之配套的電力電子設(shè)備方案日趨成熟可靠。在光伏發(fā)電補貼政策力度逐漸減弱的大環(huán)境下，光伏裝機容量仍在快速增加，也從側(cè)面說明光伏發(fā)電經(jīng)濟性能已趨近于傳統(tǒng)發(fā)電方式[2-3]。

    除了用于并網(wǎng)發(fā)電，太陽能發(fā)電由于其使用限制較少且隨處可及，在個人消費電子、戶外探險、單兵裝備場合作為戶外能源補充具有顯著優(yōu)勢。目前光伏發(fā)電的電源變換器研究主要集中在單臺幾千瓦到百千瓦量級，對于移動便攜式應(yīng)用中需要的幾十瓦到百瓦級的電源變換器研究較少。并網(wǎng)光伏發(fā)電中，太陽能電池安裝在固定的地點，其受照情況穩(wěn)定，即使附近有遮擋物，其遮擋陰影也是規(guī)律性緩慢變化的，可通過太陽能電池陣列的合理配置降低遮擋影響[4-5]，并采用最大功率點跟蹤方法使太陽能電池陣列持續(xù)以最大功率輸出[6-7]。在移動便攜式應(yīng)用中，存在光照情況變化頻繁、太陽能電池陣列易受隨機遮擋等特點。對此，已有研究團隊研發(fā)了一些針對性的產(chǎn)品[8-9]。

    本文首先分析移動便攜式光伏發(fā)電中陰影遮擋造成的影響以及減少該影響所應(yīng)采用的太陽能電池陣列配置方式，并據(jù)此設(shè)計適用的電源變換器總體方案。采用LT8490作為控制器，設(shè)計了一款具有最大功率點跟蹤(Maximum Power Point Tracking，MPPT)功能的微型太陽能充電模塊，提出了一種拓展LT8490輸入電壓下限的方法，最終通過實驗測試，驗證了該方法的可行性。




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作者信息：

楊  煬1，2，劉  青2，王子才1，張  華2

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱150001；2.深圳航天科技創(chuàng)新研究院，廣東 深圳518057)

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