CN204068852U - 光伏直流电源 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种光伏直流电源，包括光伏组件、功率调节器、直流输入和直流输出。光伏组件所发的电经过功率调节器的电压转换成为稳压直流电输出。直流输入的电不经过功率调节器的转换直接输出。二个以上的电源通过前级输出作为后级输入的方式依次连接，形成光伏电源串，提供更大的功率。本光伏电源或电源串亦可通过直流输入端与其它直流电源的输出相连接，实现光伏电源与其它电源混合供电。

Description

光伏直流电源
技术领域
本实用新型为一种光伏直流电源，属于光伏发电和直流电源技术领域。
背景技术
使用直流电的家电和电子产品如液晶显示器，手机，平板电脑，数码相机，USB风扇等设备需要直流电源供电。光伏电池是利用光生伏打效应将光能转换为电能的器件。光伏电池的输出为直流电。因为光伏发电具有无污染，资源丰富的特点，所以光伏电池适合作为户外的直流电源。
根据光伏电池的光电转换材料的不同，光伏电池可以分为晶体硅电池(包括单晶硅电池，多晶硅电池和异质结电池)，非晶硅/微晶硅电池，碲化镉电池，黄铜矿(例如铜铟镓硒)电池，有机电池，染料敏化电池，量子点电池，III-V族电池，叠层电池等类型。除叠层电池外，单个光伏电池输出的最大电压受光伏电池中吸光材料的能隙的限制，通常在1伏以下，所以光伏直流电源中通常含有多个串联的光伏电池。
光伏电池容易受到外部气候因素，例如氧气、水蒸汽、紫外线、外力、雷电等的影响而老化以至于失效；因此串联的光伏电池需要用耐候材料封装后才能长期使用。将串联的光伏电池封装所形成的光伏电池板，被称为光伏组件。
常见的晶体硅光伏组件具有三明治般的层状结构。从正面(受光面)到背面(背光面)依次是前面板、封装膜甲、晶体硅光伏电池、封装膜乙和背板。其中的前面板通常为低铁钢化玻璃，封装膜甲、乙通常为聚乙烯醋酸乙烯，背板通常为聚对苯二甲酸乙二醇酯膜，或者聚对苯二甲酸乙二醇酯膜和聚氟乙烯膜(或聚偏氟乙烯膜)的复合膜。在组件四边，通常有铝合金的边框。在背板的外面通常有接线盒和连接器，光伏电池串的正负极分别引入接线盒内，再通过连接器与外电路连接。
虽然光伏电池具有无污染，资源丰富的优点，但是使用光伏组件作为直流电源，同样存在二个不利因素。一是光伏电池的输出不稳定，光伏电池的输出电压、电流和功率随输出负载的阻抗变化、光线强弱变化、光线相对于组件入射角的变化以及云层或阴影遮挡等因素而产生较大的变化。二是光伏电池的功率密度偏低。每平方厘米的光伏电池在阳光下通常只能提供10到20毫瓦的功率输出。作为光伏直流电源的应用，需要解决稳定输出和功率扩展这两个问题。
发明内容
本实用新型提供一种光伏直流电源如图1所示。该电源包括光伏组件、功率调节器、直流输入和直流输出。光伏组件所产生的电经过功率调节器中的直流电压转换电路，成为电压稳定的直流电，由直流输出端输出。直流输入的电不经过功率调节器的电压转换直接从直流输出端输出。
本实用新型中的功率调节器具有稳压的作用。当光伏组件输出电压由于受到负载阻抗和云层遮挡等因素而发生改变时，功率调节器通过直流电压转换电路将光伏电源的输出稳定在设定的范围内。
在本实用新型中，一个光伏电源的直流输出端，可以连接到另一个光伏电源的直流输入端。二个或二个以上的光伏电源，可以按照这种方式依次连接，形成光伏电源串，从而输出更大的功率，如图2所示。电源之间的连接方式包括直接连接和通过导线或转接头连接。
在本实用新型中，满足下列条件的其它直流电源，可以连接到光伏电源或光伏电源串的直流输入端，从而实现光伏电源与其它电源的混合供电，如图3所示。这些条件是：1.该直流电源的输出电压不超过光伏直流电源输出电压1.1倍。2.该直流电源具有防逆流保护。
本实用新型中的光伏组件，包括所有使用晶体硅光伏电池(包括单晶硅电池，多晶硅电池和异质结电池)，非晶硅/微晶硅电池，碲化镉电池，黄铜矿(例如铜铟镓硒)电池，有机电池，染料敏化电池，量子点电池，III-V族电池和叠层电池中的一种或多种电池的光伏组件。
本实用新型中的直流电压转换电路，包括所有输出电压不高于20伏特的升压转换、降压转换和升降压转换电路。特别要指出的，本实用新型中的功率调节器，包括具有光伏最大功率点跟踪控制功能和不具有光伏最大功率点跟踪功能二种情况。
本实用新型中的直流输入端和输出端，包括所有额定电压不超过20伏特的直流端口，如车载充电器接口，各种笔记本电脑接口，苹果公司的Lightning Dock接口，以及所有满足USB1.0，USB1.1，USB2.0，USB3.0，USB3.1或USB PD标准的USB接口，
本实用新型中的光伏直流电源具有直流稳压输出和电源功率可扩展的特性。光伏直流电源串模式产生比单一光伏电源更大的功率，可用于驱动额定功率较大的负载，快速充电，以及光照强度不足时的直流用电需求。
本实用新型中的光伏电源或电源串与其它电源的混合供电模式，产生比光伏电源或电源串更大的总输出功率。在光伏电源的输出功率由于光照强度变化而变化时，外接的其它电源可以使得总输出功率相对稳定。
附图说明
图1为本实用新型的原理图。
图2为本实用新型中的光伏电源串模式原理图。
图3为本实用新型中的其它直流电源与光伏电源串混合供电模式的原理图。
图4是本实用新型的一个具体实施例的结构示意图。
图5为本实用新型的一个具体实施例的电路图
具体实施方式
本实用新型的一个具体实施例的结构如图4所示，光伏组件10的背面左侧装有功率调节器20。功率调节器20的左侧面中央有USB输出端30，功率调节器20的另一个侧面有Micro USB输入端40。
该实施例中的光伏组件采用15片52毫米乘52毫米的多晶硅光伏电池串联，电池串正反两面均以聚乙烯醋酸乙烯封装，在聚乙烯醋酸乙烯的外面分别是玻璃(正面)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(反面)。该组件的电压输出范围是0到9.5伏。
该具体实施例的电路图如图5所示。电源控制器中的电压变换电路使用直流变压芯片TPS63060。可以在2.5到12伏的宽输入范围内稳定输出5V电压。转换效率高达93％。

Claims (8)

1.一种将太阳光能转化为直流电稳压输出的光伏直流电源，其特征是含有光伏组件、功率调节器、直流输入端和直流输出端，光伏组件产生的电流经过功率调节器中的直流电压转换电路后由直流输出端输出，直流输入端输入的电流不经过功率调节器直接从直流输出端输出。 
2.根据权利要求1所述的光伏直流电源，其特征是所述电源的输入端可以与另一个所述电源的输出端相连接，连接方式包括直接连接和通过导线或转接头连接。 
3.根据权利要求1所述的光伏直流电源，其特征是所述电源的输入端可以与其它直流电源的输出端相连接，连接方式包括直接连接和通过导线或转接头连接。 
4.根据权利要求1所述的光伏直流电源，其特征是所述光伏组件，包括所有使用单晶硅光伏电池，多晶硅电池，晶体硅异质结电池，非晶硅/微晶硅电池，碲化镉电池，黄铜矿电池，铜铟硒电池，铜铟硫电池，铜铟镓硒电池，有机电池，染料敏化电池，量子点电池，III-V族电池或叠层电池的光伏组件。 
5.根据权利要求1所述的光伏直流电源，其特征是所述直流电压转换电路，包括所有输出电压不高于20伏特的升压转换、降压转换和升降压转换电路。 
6.根据权利要求1所述的光伏直流电源，其特征是所述功率调节器具有光伏最大功率点跟踪控制功能。 
7.根据权利要求1所述的光伏直流电源，其特征是所述功率调节器不具有光伏最大功率点跟踪控制功能。 
8.根据权利要求1所述的光伏直流电源，其特征是所述直流输入端和直流输出端，包括所有额定电压不超过20伏特的直流端口，如车载充电器接口，各种笔记本电脑接口，苹果公司的Lightning Dock接口，以及满足USB1.0，USB1.1，USB2.0，USB3.0，USB3.1或USB PD标准的USB接口。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019136951A1 (zh) * 2018-01-09 2019-07-18 赵振翔 一种太阳能智能设备

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