《电子技术应用》
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一种低输入电压的微型太阳能充电器
2021年电子技术应用第4期
杨 炀1，2，刘 青2，王子才1，张 华2
1.哈尔滨工业大学，黑龙江 哈尔滨150001；2.深圳航天科技创新研究院，广东 深圳518057
摘要： 分析了移动便携式太阳能发电应用中太阳能电池阵列受照情况的特点及其对有效输出功率的影响，指出该类应用中应尽可能减少阵列的串联数，增加并联数以减少部分遮挡或受照不均匀造成的功率损失。针对这一需求，采用LT8490控制器，设计了一款具有最大功率点跟踪功能的升降压太阳能充电模块，通过分析控制器的工作原理，提出了一种拓展输入电压下限的方法，使其能更好地解决移动便携式应用中减少串联数导致阵列输出电压较低的问题。实验测试表明，该方法可行有效，设计的微型太阳能充电模块能满足移动便携式应用中太阳能电池阵列串联数较少、输出电压较低的要求。
中图分类号： TM921.5
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200898
中文引用格式： 杨炀，刘青，王子才，等. 一种低输入电压的微型太阳能充电器[J].电子技术应用，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

    太阳能发电，也称光伏发电，是利用半导体材料的光伏效应，吸收太阳光中光子的能量并转换为电能，是一种易于获取、清洁环保的可再生能源。近年来，随着新型太阳能电池的出现以及传统太阳能电池生产工艺的改进，太阳能电池的转换效率在不断提高[1]，且生产成本也在逐步降低，与之配套的电力电子设备方案日趋成熟可靠。在光伏发电补贴政策力度逐渐减弱的大环境下，光伏装机容量仍在快速增加，也从侧面说明光伏发电经济性能已趋近于传统发电方式[2-3]。

    除了用于并网发电，太阳能发电由于其使用限制较少且随处可及，在个人消费电子、户外探险、单兵装备场合作为户外能源补充具有显著优势。目前光伏发电的电源变换器研究主要集中在单台几千瓦到百千瓦量级，对于移动便携式应用中需要的几十瓦到百瓦级的电源变换器研究较少。并网光伏发电中，太阳能电池安装在固定的地点，其受照情况稳定，即使附近有遮挡物，其遮挡阴影也是规律性缓慢变化的，可通过太阳能电池阵列的合理配置降低遮挡影响[4-5]，并采用最大功率点跟踪方法使太阳能电池阵列持续以最大功率输出[6-7]。在移动便携式应用中，存在光照情况变化频繁、太阳能电池阵列易受随机遮挡等特点。对此，已有研究团队研发了一些针对性的产品[8-9]。

    本文首先分析移动便携式光伏发电中阴影遮挡造成的影响以及减少该影响所应采用的太阳能电池阵列配置方式，并据此设计适用的电源变换器总体方案。采用LT8490作为控制器，设计了一款具有最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)功能的微型太阳能充电模块，提出了一种拓展LT8490输入电压下限的方法，最终通过实验测试，验证了该方法的可行性。




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作者信息：

杨  炀1，2，刘  青2，王子才1，张  华2

(1.哈尔滨工业大学，黑龙江 哈尔滨150001；2.深圳航天科技创新研究院，广东 深圳518057)

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