DE19614861A1

DE19614861A1 - Maximum power tracker for solar cell applications

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Publication number: DE19614861A1
Application number: DE1996114861
Authority: DE
Inventors: Reiner Trimborn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-04-16
Filing date: 1996-04-16
Publication date: 1997-07-17

Abstract

A maximum power tracker for matching solar cells to their loads (batteries, heating resistors, motors, etc) uses a sensor for direct or indirect measurement of the solar cell temperature. The parameter representation is analogue or digital. The sensor is a component such as a temperature-dependent resistance or semiconductor. The cell energy is stored in capacitors. There is a Schmitt trigger circuit whose input comes from a voltage divider. Its output goes to a power switch like a MOSFET, IGBT or bipolar transistor. Between the trigger circuit and the power switch may be a pulse-generating circuit like an astable multivibrator. After the power switch comes a choke in series with the external load resistance.

Description

The problem

Solarzellen werden üblicherweise aufgrund der niedrigen Spannung der Einzelzelle zu Gruppen von Solarzellen (Solarmodule) in einer Serienschaltung zusammengefaßt. Zum Beispiel ist eine Baugröße von 36 Zellen in einem Modul gängig mit einer nominellen Ausgangsspannung von 12 Volt. Tatsächlich kann die Leerlaufspannung dieser Module über 20 V betragen. Die tatsächlichen Leistungspunkte nach den Kennlinien liegen je nach Zelltemperatur bei ca. 16-18 Volt bei kühlen Temperaturen, bei nur 12-13 V bei heißen Temperaturen.Because of the low voltage of the single cell, solar cells usually become groups of Solar cells (solar modules) combined in a series connection. For example, a size of 36 cells in a module common with a nominal output voltage of 12 volts. In fact, it can Open circuit voltage of these modules is over 20 V. The actual credit points according to the characteristic curves Depending on the cell temperature, they are around 16-18 volts at cool temperatures and only 12-13 V at hot ones Temperatures.

Besondere Eigenschaften von Solarzellen ist, daß die den jeweiligen Leistungspunkten zugeordneten Ströme relativ konstant bleiben, wenn Lastwiderstände zu klein werden. Solarzellen bzw. Module reagieren damit besonders anfällig auf Leistungsfehlanpassungen durch einen Leistungsverlust. Eine mögliche Arbeitsspannung der Solarzellen im Arbeitspunkt von z. B. 18 V bedeutet in diesem Beispiel einen Leistungsverlust von fast 50%, wenn ein angeschlossener Verbraucher diese Arbeitsspannung durch Belastung auf 9 Volt herunterzieht. Bezogen auf die Energiebilanz der Zelle bedeutet dies, daß statt ca. 14% nur etwa 7% der einfallenden Sonnenstrahalung tatsächlich genutzt werden - nur aufgrund von Leistungsfehlanpassung.A special property of solar cells is that the currents assigned to the respective power points remain relatively constant if load resistances become too small. This is how solar cells or modules react particularly susceptible to performance mismatches due to a loss of performance. A possible Working voltage of the solar cells in the working point of z. B. 18 V means one in this example Power loss of almost 50% when a connected consumer through this working voltage Pulls the load down to 9 volts. In relation to the energy balance of the cell, this means that instead of approx. 14% only about 7% of the incident solar radiation is actually used - only because of Performance mismatch.

Diese Problematik ist seit langem bekannt. Immer wieder ist versucht worden, durch spezielle Geräte - sogenannte "Maximum Power Tracker" diese Problematik zu lösen. Beschrittene Lösungswege, wie spezielle Pulsbreitenmodulatoren mit die Parameter bzw. deren Zusammenspiel abbildenden Regelschleifen in Verbindung mit Schaltreglern, waren so aufwendig und in der Funktion so unzulänglich, daß solche Geräte heute nicht oder nur für größere Anlagen gebaut werden oder wurden. Oft genug wird die "MPT"- Charakteristik mangels einfacher Hardware-Struktur in Prozeßrechnern lediglich simuliert bzw. nachgebildet (Stand der Technik) (1).This problem has been known for a long time. Attempts have been made again and again by special devices - so-called "Maximum Power Tracker" to solve this problem. Approached solutions, such as special ones Pulse width modulators with the control loops depicting the parameters and their interaction in Connection with switching regulators were so complex and inadequate in function that such devices not or were only built today for larger systems. Often enough the "MPT" - Characteristic due to the lack of a simple hardware structure in process computers only simulated or simulated (State of the art) (1).

Die hier beschriebene Erfindung bietet eine neuartige, hocheffiziente, sehr aufwandsarme und funktional ideale Methode zur Konstruktion eines Maximum Power Trackers (MPT) für alle Anwendungen wie Batterielader, E-Motorenantrieb, ohmsche Verbraucher etc. Ausgangspunkt dieser Erfindung ist eine Schaltungsanordnung nach Fig. 1: Der Eingang eines Schmitt-Triggers ist über einen Spannungsteiler mit der anliegenden Versorgungsspannung (gleich Solarzellenspannung US=UE) verbunden, der Ausgang schaltet über einen z. B. FET als Leistungsschalter eine Speicherdrossel LS, die in Serie mit der Last RL liegt. Ist die anliegende Spannung so groß, daß der Trigger einschaltet, so wird über die Drossel LS und den Lastwiderstand RL die anliegende Spannungsquelle belastet. Deren Spannung bricht aufgrund inneren Widerstandes oder begrenztem Energieliefervermögen so lange zusammen, bis auch die Speicherkondensatoren c1 und c2 so weit entladen sind, daß nach Durchlaufen der Trigger eigenen Hysterese beim Erreichen des unteren Triggerpunktes die Abschaltung erfolgt.The invention described here offers a novel, highly efficient, very inexpensive and functionally ideal method for the construction of a maximum power tracker (MPT) for all applications such as battery charger, electric motor drive, ohmic consumers etc. The starting point of this invention is a circuit arrangement according to FIG. 1: The input of a Schmitt trigger is connected via a voltage divider to the supply voltage (equal to solar cell voltage US = UE), the output switches via a z. B. FET as a circuit breaker, a storage inductor LS, which is in series with the load RL. If the applied voltage is so high that the trigger switches on, the applied voltage source is loaded via the choke LS and the load resistor RL. Their voltage breaks down due to internal resistance or limited energy supply until the storage capacitors c1 and c2 are discharged to such an extent that after passing through the trigger's own hysteresis, the switch-off takes place when the lower trigger point is reached.

Die Abschaltung bewirkt einen erneuten Anstieg der anliegenden Versorgungsspannung, bis das Spiel beim Erreichen des oberen Triggerpunktes erneut beginnt. Die anliegende Spannung zeigt dabei je nach Energiedurchsatz einen sägezahn- bis dreieckförmigen Verlauf. Bei jedem Abschalten wird die in der Speicherdrossel LS gespeicherte Energie über die Diode D an die Last ankommutiert. Die Schaltung entspricht damit in ihrem Verhalten dem Typus Abwärtsregler bzw. Tiefsetzsteller.The shutdown causes the supply voltage to rise again until the game is over Reaching the upper trigger point begins again. The applied voltage depends on Energy throughput is sawtooth to triangular. Each time the device is switched off, the Storage inductor LS commutates stored energy via diode D to the load. The circuit corresponds thus the behavior of the type of step-down regulator or step-down converter.

Diese neuartige, jedoch relativ simple Schaltungsstruktur zeigt ein erstaunliches Verhalten: Sie ist selbstschwingend und selbst modulierend im Sinne der Bereitstellung eines zweckmäßigen Pulsbreitensignals für den Schalter. Aufgrund des Pendelns der Versorgungsspannung zwischen zwei Werten in Abhängigkeit von der Zeit und dem Energieeintrag der Spannungsquelle entsteht ein frequenzvariables Pulsbreitensignal. Die praktische Wirkung in dieser Schaltung ist die, daß diese Schaltung nicht wie ein herkömmlicher Strom oder Spannungsregler arbeitet, sondern als echter Leistungsumsetzer! This new, but relatively simple circuit structure shows an amazing behavior: it is self-oscillating and self-modulating in the sense of providing an appropriate pulse width signal for the switch. Due to the fluctuation of the supply voltage between two values depending a frequency-variable pulse width signal arises from the time and the energy input of the voltage source. The practical effect in this circuit is that this circuit is not like a conventional current or voltage regulator works, but as a real power converter!

Begrifflich kann eine solche Schaltungsstruktur als "eingangsseitig Spannungshysterese und rückwirkungsgesteuerter Pulsfrequenz und Pulsbreiten modulierter (PFM) selbstschwingender Tiefsetzsteller mit Leistungsumsetzung" bezeichnet werden.Conceptually, such a circuit structure can be termed "voltage hysteresis and reaction-controlled pulse frequency and pulse width modulated (PFM) self-oscillating buck converter with performance implementation ".

Die Hysteresegewinnung geschieht in diesem Beispiel durch einen mitgekoppelten Spannungskomparator. Funktionell identische Strukturen, die auf Bildung einer Hysterese abzielen, sind auch möglich und entsprechen dem Wesen dieser Erfindung. Zum Beispiel kann die Hysterese innerhalb einer Vierschichtdiode, als Teilerwiderstand für einen Spannungskomparator bereitgestellt werden. Auch kann die Hysteresebildung durch digitale Verfahren geschehen, etwa Festhalten des oberen Triggerpunktes durch ein Speicher-Flipflop und Rücksetzung durch den unteren Triggerpunkt.In this example, the hysteresis is obtained by means of a voltage comparator which is also coupled. Functionally identical structures that aim to form a hysteresis are also possible correspond to the essence of this invention. For example, the hysteresis within a four-layer diode, as Divider resistance can be provided for a voltage comparator. Hysteresis can also develop done by digital methods, such as holding the upper trigger point by a memory flip-flop and reset by the lower trigger point.

Wesensmerkmal dieser Erfindung ist insofern, daß, bezogen auf den Steuereingang des Leistungsschalters, ein Schmitt-Trigger-Verhalten bereitgestellt wird.The essential feature of this invention is that, based on the control input of the circuit breaker, a Schmitt trigger behavior is provided.

Kennzeichnend für diese Erfindung ist, daß die Triggerschwellen temperaturabhängig und der Solarkennlinien folgend verschoben werden und so eingangsseitig die Spannung in einem Spannungsfenster gehalten wird, das dem Leistungspunkt des Solarmoduls entspricht. Das ist bereits mit einem NTC möglich, wie in Fig. 1 gezeigt.It is characteristic of this invention that the trigger thresholds are shifted as a function of temperature and following the solar characteristic curves, and so the voltage on the input side is kept in a voltage window which corresponds to the power point of the solar module. This is already possible with an NTC, as shown in Fig. 1.

Wird entsprechend Fig. 2 der Schmitt-Trigger durch einen als Spannungskomparator genutzten Operationsverstärker mit Mitkoppelwiderstand RH aufgebaut, so ist eine statische analoge Festlegung der Triggerpunkte möglich. Ein temperaturabhängiger Widerstand NTC im Spannungsteilerzweig mit entkoppelter Versorgungsspannung Uref ermöglicht eine temperaturabhängige Verschiebung der Triggerpunkte.If, according to FIG. 2, the Schmitt trigger is constructed by an operational amplifier with positive feedback resistor RH used as a voltage comparator, a static analog determination of the trigger points is possible. A temperature-dependent resistor NTC in the voltage divider branch with decoupled supply voltage Uref enables a temperature-dependent shift of the trigger points.

Diese neuartige Struktur ist das Herzstück der hier beschriebenen Erfindung. Auf diese Weise werden die Eingangsparameter Eingangsspannung/Eingangsleistung, Ausgangsspannung/Ausgangsleistung sowie Temperatur so verknüpft, daß für Solarzellenanwendungen eine ideale zweckmäßige Schaltungsstruktur zustande kommt. Diese neuartige Struktur kann dem thermischen und energetischem Verhalten von Solarmodulen und Verbrauchen Rechnung tragen. Diese Struktur ermöglicht optimale Maximum Power Tracker, weil sie nicht nur als oszillationsfähiges System arbeiten kann, sondern daneben auch im Falle kleiner Unterschiede zwischen Solarmodulspannung US und Spannung an der Last RL (UB) ohne Oszillation und PFM-Generierung durchschalten kann. Lediglich durch geeignete Dimensionierung des Mitkoppelwiderstandes wird erreicht, daß diese Schaltung ohne Verluste vom Tracking Modus in den reinen Durchlaßmodus wechseln kann.This novel structure is at the heart of the invention described here. In this way, the Input parameters input voltage / input power, output voltage / output power as well Temperature linked so that an ideal functional circuit structure for solar cell applications comes about. This new structure can be the thermal and energetic behavior of Take solar modules and consumption into account. This structure enables optimal maximum power Tracker because it can not only work as an oscillatory system, but also in the case of smaller ones Differences between solar module voltage US and voltage at the load RL (UB) without oscillation and PFM generation can switch through. Only by appropriate dimensioning of the Mitkoppel resistores that this circuit without losses from tracking mode to pure Pass mode can change.

Schaltungen dieser Art arbeiten faszinierend ideal und sind gleichzeitig faszinierend simpel. Gemessen an heute auf dem Markt befindlichen, nicht tracking-fähigen Ladereglern entsteht kaum ein nennenswerter Mehraufwand.Circuits of this type work in a fascinatingly ideal manner and are at the same time fascinatingly simple. Measured at There are hardly any noteworthy charge controllers on the market today Extra effort.

Fig. 3A zeigt den Übersichtsschaltplan eines konkreten Ausführungsbeispiels, Fig. 3B den realen Stromlaufplan eines Prototypen. Er ist vornehmlich als Battrielader konzipiert, weil er eine entsprechend geeignete Gleichspannung zur Verfügung stellt. Trotzdem können an dieser Schaltung auch andere Verbraucher wie E-Motore, Heizwiderstände etc. betrieben werden. FIG. 3A shows the overview circuit diagram of a specific exemplary embodiment, FIG. 3B the real circuit diagram of a prototype. It is primarily designed as a battery charger because it provides a suitable DC voltage. Nevertheless, other loads such as electric motors, heating resistors etc. can also be operated on this circuit.

Als Temperaturfühler ist eine Standard-Siliziumdiode verwendet, deren Temperaturkennlinie a der von Solarzellen sehr ähnlich ist. Durch Einlaminieren in die Vergußmasse von Solarzellen wird diese zweckmäßig plaziert. Auch ist eine durchaus brauchbare Plazierung gegeben, wenn diese etwa in einem (schwarzen) Röhrchen gekapselt neben den Solarzellen auf Dachziegeln befestigt werden u. ä. Diese Diode hat eine Stromquelle t1 als Arbeitswiderstand, die aus einer stabilisierten Spannung versorgt wird.A standard silicon diode is used as the temperature sensor, whose temperature characteristic a is that of Solar cells is very similar. By laminating in the potting compound of solar cells, this is useful placed. There is also a very useful placement, if this is in a (black) Encapsulated tubes next to the solar cells on roof tiles u. This diode has a Current source t1 as load resistor, which is supplied from a stabilized voltage.

Diese Diode bildet eine Schwellenspannung, die ein recht genaues Abbild der thermischen Gegebenheiten (lineare Abnahme der Spannung bei ansteigender Temperatur) ist und die für den Spannungskomparator op1 eine Art temperaturabhängige Referenzspannung darstellt. Der andere Differenzeingang vergleicht die jeweilige Augenblicksspannung der anliegenden Solarzellenspannung US mit ihr. Durch die Belegung des nicht invertierenden Eingangs mit der anliegenden Ist-Spannung US schaltet der mittels Mitkopplungswiderstand zum Schmitt-Trigger gestaltete Spannungskomparator OP1 immer dann durch, wenn die heruntergeteilte Spannung US den oberen Triggerpunkt erreicht. Immer dann wird abgeschaltet, wenn der untere Triggerpunkt durchlaufen wird. Am Ausgang von OP1 entsteht so ein frequenzvariables Pulsbreitensignal. Bei höherem Energieeintrag durch die Solarzellen nimmt dessen Frequenz zu. Je größer der Spannungsunterschied zwischen Eingangsspannung US und Lastspannung UB, desto kürzer die einzelne Ein- Impulsdauer, die über einen steuerbaren Schalter zweckmäßiger Weise ein FET mit Treiber über eine Speicherdrossel die Last RL mit der anliegenden Spannung UB einschaltet. Höhere Spannungsunterschiede zwischen Eingang und Ausgang führen bei gegebenem Scheinwiderstand der Induktivität zu schnellerem und damit vermehrtem Energietransfer an die Last. Bei jedem Abschalten der Speicherdrossel wird deren Magnetfeldenergie über eine Diode DD2 an die Last Energie nutzend kommutiert. Dies geschieht induktivitätsbedingt seh schnell und hoch energiereich, jedoch zeitlich kurz als Energieimpuls, der das pulsfrequente Verhalten der Schaltung insgesamt praktisch nicht nachteilig beeinflußt.This diode forms a threshold voltage, which gives a fairly accurate picture of the thermal conditions (linear decrease in voltage with increasing temperature) and that for the voltage comparator op1 represents a kind of temperature-dependent reference voltage. The other differential input compares the respective instantaneous voltage of the applied solar cell voltage US with it. By occupying the non-inverting input with the applied actual voltage US is switched by means of Coupling resistance to the Schmitt trigger is designed by voltage comparator OP1 when the divided voltage US reaches the upper trigger point. Then it is switched off when the lower trigger point is run through. A frequency variable arises at the output of OP1 Pulse width signal. With higher energy input from the solar cells, its frequency increases. The bigger the Voltage difference between input voltage US and load voltage UB, the shorter the individual input Pulse duration, which is conveniently a FET with driver via a controllable switch Storage choke turns on the load RL with the applied voltage UB. Higher voltage differences between input and output lead to faster and with given impedance of the inductance thus increased energy transfer to the load. Each time the storage choke is switched off, Magnetic field energy commutates to the load using energy via a diode DD2. this happens Due to inductance, see quickly and highly energy-rich, but briefly as an energy impulse that pulse frequency behavior of the circuit as a whole is practically not adversely affected.

Der Energieumschlag erfolgt in diesen neuartigen Schaltungen also auf zwei Arten abwechselnd:The energy transfer takes place in these new circuits alternately in two ways:

1. The storage choke acts as an inductive lossless resistor for coupling the higher Solar module voltage US to the lower load voltage UB.
2. The storage choke acts as an energy reservoir, the energy of which commutates to the load when it is switched off or commutated back.

Der Treiber für den Leistungsschalter ist als Inverterarray-IC CD4584 ausgeführt. T4/t5 vergrößern zusätzlich die Umladungsströme für die Gatekapazität, um zu kurzen und damit effizienten Schaltzeiten zu kommen. Als FET wird ein n-Kanal-Typ eingesetzt, weil nur diese relativ niedrige Drain-Source-Widerstände aufweisen. Insoweit ist die ganze Schaltlogik entsprechend auf n-Kanallogik ausgelegt.The driver for the circuit breaker is designed as an CD4584 inverter array IC. T4 / t5 additionally enlarge the charge currents for the gate capacity in order to achieve short and therefore efficient switching times. As FET an n-channel type is used because only these have relatively low drain-source resistances. In this respect, the entire switching logic is designed accordingly for n-channel logic.

Die Speicherdrossel LS sollte im Interesse geringerem ohmschen Widerstandes eine Ringkerndrossel aus geeignetem Ferritmaterial sein.The storage choke LS should be a toroidal choke in the interest of lower ohmic resistance suitable ferrite material.

Eine Diode DD1 verhindert, daß die Solarzellen ohne Energielieferung als Verbraucher wirken können. DD2 ist die Rückkommutierungsdiode und muß ebenfalls kräftig dimensioniert und durch Shottky-Technologie entsprechend verlustfrei sein.A diode DD1 prevents the solar cells from acting as consumers without supplying energy. DD2 is the back commutation diode and must also be of strong dimensions and using Shottky technology be lossless accordingly.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3A/B ist eine analoge Kontrollogik und eine zweckmäßige Displayfunktion durch LED-Einzelanzeigen vorgesehen. Operationsverstärker OP4 sperrt via Transistor t7/t3 bei lastseitiger Überspannung.In the exemplary embodiment according to FIGS. 3A / B, an analog control logic and a suitable display function by means of individual LED displays are provided. Operational amplifier OP4 blocks via transistor t7 / t3 in the event of overvoltage on the load side.

T6/t2 schaltet bei zu geringer Lastspannung den FET dauernd durch und verhindert damit, daß aufgrund von Lastausfall eine unzulässige Verlustleistung im Leistungsteil freigesetzt wird. Trotzdem wird hiermit sichergestellt, daß die Last mit dem reinen Eingangsstrom bedient werden kann.T6 / t2 switches the FET on continuously when the load voltage is too low, thus preventing that due to An unacceptable power loss is released in the power section. Nevertheless, hereby ensures that the load can be operated with the pure input current.

Im Oszillatorbetrieb - also beim echten Power-Tracking - wird die Gegenspannung der Speicherdrossel LS genutzt, um OP3 anzusteuern, der dann eine Leuchtdiode einschaltet, wenn kein Tracking-Betrieb und keine Überspannungsabschaltung vorliegt. Damit wird reine Durchgangsbetriebsbereitschaft angezeigt. OP2 ist als rein optischer Anzeiger für lastseitige Unterspannung, z. B. 10 V bei Bleiakkumulatoren eingesetzt.In oscillator operation - i.e. with real power tracking - the counter voltage of the storage choke LS used to control OP3, which then turns on a light-emitting diode when no tracking operation and none Overvoltage shutdown exists. This means that readiness for throughput is indicated. OP2 is as purely optical indicator for load-side undervoltage, e.g. B. 10 V used for lead acid batteries.

Fig. 4 zeigt eine kleine Variante im Leistungsteil, in der statt Speicherdrossel ein induktiver Verbraucher, wie z. B. ein Elektromotor, liegt. Hier wird an den Verbraucher keine Gleichspannung mehr geliefert. Fig. 4 shows a small variant in the power section, in which an inductive consumer, such as. B. an electric motor. DC voltage is no longer supplied to the consumer here.

Die pulsbreitenmodulierte Tastung des Schalttransistors wird in der Wicklung des Motors selbst integriert. So ergibt sich neben der rein energetisch optimalen Leistungsumsetzung deren Angebot als impulsmäßig für diesen Zweck bestens aufbereitete Form: Bestes Drehmomentverhalten und Anlaufvermögen sind die Folge. Zur Erzielung für die jeweilige Motorwicklungsinduktivität passenden Frequenzen wird der Speicherkondensator CX sehr stark vergrößert, z. B. auf Werte von mehreren zigtausend Mikrofarad oder mehr. Je nach Dimensionierung des Kondensators kann so vom stepperartigen Lauf bis hin zum Intervallbetrieb die Motorcharakteristik eingestellt werden. Weil in diesem Fall Last und beim Abschalten die Energie liefernde Quelle (Induktivität!) identisch ist, muß die Energie des zusammenbrechenden Magnetfeldes wieder an die eigentliche Urquelle rückkommutiert werden, sofern diese Energie nicht vernichtet werden soll. Nach Fig. 4 ist dazu zusammen mit der in einem MOS-FET parasitär vorhandenen Diode eine Diodenbrückenanordnung (klassische Grätzbrücke) vorgesehen. The pulse width modulated keying of the switching transistor is integrated in the winding of the motor itself. In addition to the purely energetically optimal performance implementation, this also results in a form that is optimally prepared for this purpose: best torque behavior and starting capacity are the result. In order to achieve frequencies suitable for the respective motor winding inductance, the storage capacitor CX is very greatly enlarged, for. B. to values of several tens of thousands of microfarads or more. Depending on the dimensioning of the capacitor, the motor characteristics can be set from stepper-like running to interval operation. Because in this case the load and the energy supply source (inductance!) Are identical, the energy of the collapsing magnetic field has to be commutated back to the original source unless this energy is to be destroyed. According to FIG. 4, a diode bridge arrangement (classic Grätzbrücke) is provided together with the diode parasitic in a MOS-FET.

In einer anderen Variante dieser Schaltung ist vorgesehen, daß der Triggerausgang nach Fig. 1/2 nicht direkt den Leistungsschalter ansteuert, sondern ein Impulskettengenerator, z. B. ein gated astabiler Multivibrator, zwischengeschaltet ist. Die so bewirkte Erhöhung der Arbeitsfrequenzen und daraus resultierende niedrigere Gewichte der Speicherdrossel kann dann vorteilhaft sein, wenn Wirkungsgradeffizienz dem Kriterium Gewicht untergeordnet werden. Insofern liegt die simple Aufteilung von Einzelimpulsen auf Impulspakete innerhalb der hier vorgestellten Konzeption.In another variant of this circuit it is provided that the trigger output according to Fig. 1/2 does not directly control the circuit breaker, but rather a pulse chain generator, e.g. B. a gated astable multivibrator is interposed. The resulting increase in the working frequencies and the resulting lower weights of the storage choke can be advantageous if efficiency efficiency is subordinated to the weight criterion. In this respect, the simple division of individual impulses into impulse packages lies within the conception presented here.

Literatur:Literature:

(1) Muntwyler, Urs: Praxis mit Solarzellen, 3. Auflage, RPB 204, München 1990, Franzis-Verlag. Weitere Literaturverweise dort im Anhang.(1) Muntwyler, Urs: Practice with solar cells, 3rd edition, RPB 204, Munich 1990, Franzis-Verlag. Further literature references there in the appendix.

Claims

Maximum power tracker (MPT), electronic circuit for adjusting the power of solar cells to electrical consumers, such as batteries, heating resistors, electric motors, etc., characterized by :

1. The circuit uses a temperature sensor for direct or indirect measurement of the solar cell temperature. The parameters are displayed in analog or digital form. The sensor itself is an electrically temperature-dependent component, e.g. B. temperature-dependent resistance, semiconductors etc.
2. The energy of the solar cells is partially buffered in capacitors.
3. The circuit uses a Schmitt trigger structure. In this sense, Schmitt trigger structure is any form and arrangement of components that shows hysteresis behavior with regard to the binary output variable in relation to the input variable at two voltage values. A Schmitt trigger is typically a coupled switching amplifier. All equivalent circuits of this basic structure are within this claim. Equivalent circuit in this sense is e.g. B. Hysteresis generation by trigger diodes (four-layer diodes) in conjunction with switching amplifiers, outsourcing of the purely analog function on voltage comparators with digital gate linking and hysteresis generation by memory flip-flops etc.
4. A digital temperature parameter representation according to claim 1 or its circuit implementation is within the framework of the structural design within the scope of the digital embodiments claimed according to claim 3, sentence 4.
5. The input of this Schmitt trigger is connected by a voltage divider in such a way that a voltage window is detected in relation to the applied solar cell voltage.
6. The input of this Schmitt trigger is connected so that the trigger points and thus the voltage window are shifted depending on the temperature according to claim 1.
7. The output of this Schmitt trigger does not invert a circuit breaker. This circuit breaker is a semiconductor device, such as. B. a MOS-FET, conventional bipolar transistor, IGBT or the like. In this respect, a drive pulse is provided.
8. The circuit can contain a device which divides these individual pulses into pulse chains. In this respect, a pulse generating structure can be interposed between the Schmitt trigger output and the circuit breaker. Such a structure is e.g. B. a switchable astable multivibrator.
9. This circuit breaker switches on a storage inductance. This inductance is a storage choke. It is in series with the external load resistor or consumer.
10. A diode device commutates the stored magnetic field energy when switching off to the consumer load.
11. In another variant, the storage inductance can be provided externally by the load itself. A diode bridge in an integrated circuit commutates the inductive energy back into the storage capacitors when it is switched off.
12. The circuit includes control logic with a display that blocks or connects the power section in the event of impermissible conditions on the input or output side.