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    • 专利摘要:
    一種最大功率點追蹤控制器，用以控制一功率轉換器之一輸出電壓，包括：一斜率偵測單元，用以根據對應於輸出電壓之一偵測信號，計算輸出電壓是否為正趨勢或負趨勢，以便輸出一趨勢信號，其中當輸出電壓為正/負趨勢時，趨勢信號的準位為一第一電壓準位/一第二電壓準位；以及一控制單元，具有一第一操作模式和一第二操作模式，用以分別增加和減少一PWM信號之工作週期，其中當趨勢信號由第一電壓準位轉成第二電壓準位時，控制單元切換操作模式，以便進行最大功率追蹤。
    公开号:TW201324074A
    申请号:TW100144310
    申请日:2011-12-02
    公开日:2013-06-16
    发明作者:Chao-Jen Huang；Chien-Chun Lu
    申请人:Ind Tech Res Inst；
    IPC主号:G05F1-00
    专利说明:
    最大功率點追蹤控制器、最大功率點追蹤系統和最大功率點追蹤方法
    本揭露係有關於能量轉換系統，特別係有關於一種最大功率點追蹤系統。
    儘管目前再生性能源僅佔全世界電力的一小部分，然而由於有限的石化燃料以及石化燃料對於環境的負面影響，因此驅使再生性能源科技向上發展，除了再生性能源快速成為可行的化石化燃料替代品，並更進一步可收集環境中的能源再加利用。
    然而，目前收集再生性能源所使用的最大功率點追蹤系統係偵測再生性能源的電流，或者同時偵測電流和電壓來追蹤計算最大功率點，於是增加了電路的複雜度和花費，無法應用在能源獲取上。因此，亟需一種更具效率的最大功率點追蹤系統來追蹤再生性能源或能源獲取的最大功率。
    有鑑於此，本揭露提供一種最大功率點追蹤控制器，用以控制一功率轉換器之一輸出電壓，包括：一斜率偵測單元，用以根據對應於輸出電壓之一偵測信號，計算輸出電壓是否為正趨勢或負趨勢，以便輸出一趨勢信號，其中當輸出電壓為正/負趨勢時，趨勢信號的準位為一第一電壓準位/一第二電壓準位；以及一控制單元，具有一第一操作模式和一第二操作模式，用以分別增加和減少一PWM信號之工作週期，其中當趨勢信號由第一電壓準位轉成第二電壓準位時，控制單元切換操作模式，以便進行最大功率追蹤。
    本揭露亦提供一種最大功率點追蹤系統，包括：一功率轉換器，用以根據一PWM信號，將一能源收集器所輸出的能量轉換成一輸出電壓，以便驅動一負載；一電壓偵測器，用以輸出對應於輸出電壓之一偵測信號；以及一最大功率點追蹤控制器，耦接至電壓偵測器，用以接收偵測信號，包括：一斜率偵測單元，根據偵測信號計算輸出電壓是否為正趨勢或負趨勢，以便輸出一趨勢信號，其中當輸出電壓為正/負趨勢時，趨勢信號的準位為一第一電壓準位/一第二電壓準位；以及一控制單元，具有一第一操作模式和一第二操作模式，用以分別增加和減少一PWM信號之工作週期，其中當趨勢信號由第一電壓準位轉成第二電壓準位時，控制單元切換操作模式，以便進行最大功率追蹤。
    本揭露亦提供一種最大功率點追蹤方法，最大功率點追蹤方法包括：於一第一狀態時，不切換最大功率點追蹤控制器的操作模式；當一功率轉換器之一輸出電壓由正趨勢轉變成負趨勢時，由第一狀態進入一第二狀態；於第二狀態時，切換最大功率點追蹤控制器的操作模式，並且進入一第三狀態；於第三狀態，計數一時脈週期；以及當輸出信號的趨勢在N個時脈週期內未轉變時，由第三狀態進入第二狀態，並重新計數時脈週期。
    本揭露亦提供一種最大功率點追蹤方法，包括：判斷一功率轉換器之一輸出電壓是否由正趨勢轉變成負趨勢；當輸出電壓由正趨勢轉變為負趨勢時，切換一最大功率點追蹤控制器之操作模式並開始計數一時脈週期；以及偵測輸出電壓是否在N個時脈週期內由負趨勢轉變成正趨勢，其中當N個時脈週期後輸出電壓仍為負趨勢時，切換操作模式。
    為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
    以下說明是執行本發明之最佳模式。習知技藝者應能知悉在不脫離本發明的精神和架構的前提下，當可作些許更動、替換和置換。本發明之範疇當視所附申請專利範圍而定。
    第1圖是本揭露之最大功率點追蹤系統之一示意圖。如第1圖所示，最大功率點追蹤系統100包括一功率轉換器(power converter)110、電壓偵測器(voltage sensor)120和最大功率點追蹤控制器(maximum power point tracking controller) 130。功率轉換器110係為直流-直流轉換器(DC-DC converter)，或交流-直流整流器(AC-DC rectifier)搭配直流-直流轉換器，但並非以此為限。詳細而言，功率轉換器110用以根據一脈波調變(pulse width modulation；PWM)信號N4，將一能源收集器(energy harvester)140所輸出的能量轉換成一輸出電壓N1，以便驅動一負載150，其中負載可以是儲存裝置151及/或一般電子裝置152，能源收集器140可以是太陽能板、風力發電機、再生性能源產生器、熱電裝置等等，但不限於此。
    電壓偵測器120接收輸出電壓N1，輸出負載信號N2至負載150，並且輸出對應於輸出電壓N1之一偵測信號N3至最大功率點追蹤控制器130。在本揭露實施例中，偵測信號N3為電壓。在某些實施例中，偵測信號N3可以是電流或功率，但不限於此。
    最大功率點追蹤控制器130耦接至電壓偵測器120，用以接收偵測信號N3，並且藉由PWM信號N4控制功率轉換器110之輸出電壓N1。最大功率點追蹤控制器130具有兩個操作模式(Operation mode)OM1和OM2和狀態S1、S2和S3，其中操作模式OM1和OM2用以控制PWM信號N4的工作週期(duty cycle)，狀態S1、S2和S3用以決定是否切換操作模式OM1和OM2。
    詳細而言，最大功率點追蹤控制器130包括一斜率偵測單元131和一控制單元132。斜率偵測單元131根據偵測信號N3計算輸出電壓N1是否為正趨勢或負趨勢，以便輸出趨勢信號N5，其中當輸出電壓N1為正/負趨勢時，趨勢信號N5的準位為一第一電壓準位(例如是高電壓準位)/一第二電壓準位(例如是低電壓準位)。在某些實施例中，第一電壓準位可以是低電壓準位，第二電壓準位可以是高電壓準位。
    控制單元132具有操作模式OM1和OM2，用以分別增加和減少PWM信號N4的工作週期。在某些實施例中，操作模式OM1和OM2用以分別減少和增加PWM信號N4的工作週期，但不限於此。當趨勢信號N5由第一電壓準位轉成第二電壓準位時，控制單元132切換操作模式(例如由操作模式OM1切換至操作模式OM2，或者由操作模式OM2切換至操作模式OM1)，以便進行最大功率追蹤。
    第2圖是本揭露之斜率偵測單元之一示意圖。第3圖是本揭露之輸出電壓N1、趨勢信號N5與時間之一關係圖。如第2圖所示，斜率偵測單元131包括電壓偵測器210和220以及比較單元230。電壓偵測器210於一時間點t21，偵測偵測信號的強度長達一時間間距△t1(參考第3圖)，以便輸出放大信號A1。電壓偵測器220於一時間點t11，偵測偵測信號的強度長達一時間間距△t1，以便輸出放大信號A2。比較單元230根據放大信號A1與A2的差，計算輸出電壓N1在時間間距△t2內的趨勢，並且根據輸出電壓N1的趨勢決定趨勢信號N5的準位。
    詳細而言，電壓偵測器210包括切換單元211、轉導放大器212和積分器213。切換單元211於時間點t21起為導通狀態長達時間間距△t1。轉導放大器212耦接至切換單元211，用以將偵測信號N3的電壓轉成電流。積分器213耦接至轉導放大器212，用以在時間間距△t1內將偵測信號N3的電流積分成電壓，以便輸出放大信號A1。相似地，電壓偵測器220包括切換單元221、轉導放大器222和積分器223(未繪出)，電壓偵測器220與電壓偵測器210的特徵相同，因此不再贅述。
    電壓偵測器220與電壓偵測器210不同的是，切換單元221於時間點t11起為導通狀態長達時間間距△t1，因此積分器223輸出放大信號A2。在某些實施例中，積分器213與223可以是電容，但不限於此。比較單元230計算放大信號A1與A2的差，便可得到輸出電壓N1在時間點t11至時間點t21的趨勢。舉例來說，若放大信號A1減放大信號A2的值為正值，則輸出電壓N1在時間點t11至時間點t21為正趨勢。若放大信號A1減放大信號A2的值為負值，則輸出電壓N1在時間點t11至時間點t21為負趨勢。
    第3圖是本揭露之輸出電壓N1、趨勢信號N5與時間之一關係圖。如第3圖所示，電壓偵測器210於時間點t21至時間點t22積分輸出電壓N1取得放大信號A1。電壓偵測器220於時間點t11至時間點t12積分輸出電壓N1取得放大信號A2。比較單元230將放大信號A1減放大信號A2後得到電壓差△V1。由於電壓差△V1(電壓V2大於電壓V1)為正值，換言之，輸出電壓N1在時間點t11和時間點t21之間為正趨勢，因此斜率偵測單元131所輸出的趨勢信號N5為第一電壓準位。在本揭露實施例中，第一電壓準位為高電壓準位(例如1)。在某些實施例中，第一電壓準位可以是低電壓準位(例如0)，但不限於此。
    電壓偵測器210於時間點t51至時間點t52積分輸出電壓N1取得放大信號A1。電壓偵測器220於時間點t41至時間點t42積分輸出電壓N1取得放大信號A2。比較單元230將放大信號A1減放大信號A2後得到電壓差△V2。由於電壓差△V2(電壓V3大於電壓V4)為負值，換言之，輸出電壓N1在時間點t41和時間點t51之間為負趨勢，因此斜率偵測單元131所輸出的趨勢信號N5為第二電壓準位。在本揭露實施例中，第二電壓準位為低電壓準位(例如0)。在某些實施例中，第二電壓準位可以是高電壓準位(例如1)，但不限於此。
    第4a圖是本揭露之電壓偵測器之一實施例。如第4a圖所示，電壓偵測器120為一節點D2，分別連接輸出電壓N1、負載信號N2和偵測信號N3。
    第4b圖是本揭露之電壓偵測器之另一實施例。如第4b圖所示，電壓偵測器120為一阻抗Z1，具有一第一端耦接輸出電壓N1和偵測信號N3，一第二端耦接負載信號N2。
    第4c圖是本揭露之電壓偵測器之另一實施例。如第4b圖所示，電壓偵測器120為一阻抗Z2和一差動放大器D1。阻抗Z2具有一第一端接收輸出電壓N1以及一第二端耦接負載150。差動放大器D1具有一第一輸入端耦接阻抗Z2之第一端並且接收輸出電壓N1、一第二輸入端耦接阻抗Z2之第二端與負載150以及一輸出端用以輸出偵測信號N3。
    第5圖係本揭露之最大功率點追蹤方法之一流程圖，用以描述有限狀態機(finite state machine,FSM)系統。如第5圖所示，於狀態S1時，不切換最大功率點追蹤控制器130的操作模式(例如操作模式OM1或OM2)。舉例來說，假設進入狀態S1之前，最大功率點追蹤控制器130操作在操作模式OM1。當進入狀態S1之後，最大功率點追蹤控制器130仍然操作在操作模式OM1，增加PWM信號N4的工作週期。
    於狀態S2時，切換最大功率點追蹤控制器130的操作模式，並且進入狀態S3。舉例來說，假設進入狀態S2之前，最大功率點追蹤控制器130操作在操作模式OM1，當進入狀態S2之後，最大功率點追蹤控制器130切換至操作模式OM2，減少PWM信號N4的工作週期。除此之外，當輸出電壓N1由正趨勢轉變成負趨勢時，最大功率點追蹤控制器130立即進入狀態S2。
    於狀態S3，計數一時脈週期CK。詳細而言，切換最大功率點追蹤控制器130的操作模式後，最大功率點追蹤控制器130進入狀態S3並開始計數時脈週期CK，當輸出信號N3的趨勢在N個時脈週期CK內未轉變時(例如輸出信號N3未在N個時脈週期CK內由負趨勢轉變成正趨勢)，這意味著控制單元132誤判輸出電壓N1的趨勢。因此，最大功率點追蹤控制器130由狀態S3進入狀態S2並切換操作模式(例如由操作模式OM2切換至操作模式OM1)後重新計數時脈週期CK。
    當輸出電壓N1在N個時脈週期CK內由負趨勢轉變成正趨勢時，最大功率點追蹤控制器130由狀態S3進入狀態S1並停止計數時脈週期CK。直到輸出電壓N1由正趨勢轉變成負趨勢時，最大功率點追蹤控制器130才會進入狀態S2。
    第6圖係本揭露之趨勢信號N5、操作模式與參考時脈RC之一時序圖。如第6圖所示，於時間點t1時，趨勢信號N5由第一電壓準位轉變為第二電壓準位，換言之，輸出電壓N1由正趨勢轉變成負趨勢，因此最大功率點追蹤控制器130之控制單元132進入狀態S2，並且由操作模式OM1轉變成操作模式OM2，減少PWM信號N4的工作週期。控制單元132切換操作模式後，進入狀態S3，並且開始計數時脈週期CK。
    於時間點t2時，趨勢信號N5由第二電壓準位轉變為第一電壓準位，換言之，輸出電壓N1在N個週期內(假設N=5)由負趨勢轉變成正趨勢，因此控制單元132由狀態S3進入狀態S1，並且維持在操作模式OM2，以便繼續減少PWM信號N4的工作週期。
    於時間點t3時，趨勢信號N5由第一電壓準位轉變為第二電壓準位，換言之，輸出電壓N1由正趨勢轉變成負趨勢，因此控制單元132進入狀態S2，並且由操作模式OM2轉變成操作模式OM1，以便增加PWM信號N4的工作週期。控制單元132切換操作模式後，進入狀態S3，並且開始計數時脈週期CK。其他以此類推，就不再贅述。
    第7圖係本揭露之趨勢信號N5、操作模式與參考時脈RC之另一時序圖，用以說明控制單元132誤判輸出電壓N1的趨勢。如第7圖所示，於時間點t5時，趨勢信號N5由第一電壓準位轉變為第二電壓準位，換言之，輸出電壓N1由正趨勢轉變成負趨勢，因此最大功率點追蹤控制器130之控制單元132進入狀態S2，並且由操作模式OM1轉變成操作模式OM2，減少PWM信號N4的工作週期。控制單元132切換操作模式後，進入狀態S3，並且開始計數時脈週期CK。
    然而，控制單元132計數5個時脈週期CK後，趨勢信號N5仍未從第二電壓準位轉變成第一電壓準位。因此，於時間點t5時，最大功率點追蹤控制器130誤判斷(misjudge)輸出電壓N1的趨勢。因此，於時間點t6控制單元132進入狀態S2，用以改變操作模式(將操作模式OM2轉變成操作模式OM1)，以便增加PWM信號N4的工作週期。
    於時間點t7時，趨勢信號N5在5個時脈週期CK內由第二電壓準位轉變成第一電壓準位，換言之，輸出電壓N1由負趨勢轉變成正趨勢，因此最大功率點追蹤控制器130之控制單元132進入狀態S1，並且保持操作模式OM1直到趨勢信號N5由第一電壓準位變成第二電壓準位。
    第8圖係本揭露之最大功率點追蹤方法之另一流程圖。於步驟S81，判斷輸出電壓N1是否由正趨勢轉變成負趨勢。如果否，進入步驟S84，不切換操作模式。如果是，進入步驟S82，切換操作模式並開始計數時脈週期CK。於步驟S83，偵測輸出電壓N1是否在N個時脈週期CK內由負趨勢轉變成正趨勢。如果是，流程回到步驟S81。如果否，流程回到S82。最大功率點追蹤控制器130不停地執行步驟S81~S84以便執行最大功率點追蹤。
    第9圖係本揭露之輸出電壓與輸出電流之關係圖。如第9圖所示，在本揭露實施例中，PWM信號N4的工作週期的增加量與減少量可以是不相同，以加速到達最大功率點。詳細而言，當增加工作週期時，D=D’+A*C。當減少工作週期時，D=D’-B*C，其中D和D’為工作週期，A、B與C為不同常數。在本揭露實施例中，A不等於B。在某些實施例中，A可以等於B。如第9圖所示，電流增加量D+小於電流減少量D-，因此A小於B，以便在輸出電壓變化大的區域微量增加工作週期，在輸出電壓變化小的區域快速減少工作。
    第10圖係本揭露之輸出電壓與輸出電流之另一關係圖。如第10圖所示，電流增加量D+大於電流減少量D-，因此A大於B，以便在遠離最大功率點MPP時，快速增加工作週期，在靠近最大功率點MPP時，微量減少工作週期。
    第11圖係本揭露之輸入功率、輸出功率、操作模式之波形圖。如第11圖所示，操作模式OM1與OM2快速地切換。在太陽光照度為2000lux時，能源收集器140(例如太陽能板)具有最大功率519.693uW。使用本揭露之最大功率點追蹤系統100時，能源收集器140的輸出功率(即輸入功率Pin)很快速的到達最大功率點。功率轉換器110的輸入功率Pin為518.95uW，功率轉換器110的輸出功率Pout為501.42uW。ηMPPT和ηCONV分別為99.85%和96.62%。由於ηMPPT接近100%，因此最大功率點追蹤系統100的最大功率點非常接近實際的最大功率點。
    由於本揭露之電壓偵測器210和220分別積分偵測電壓N3之電流值，並放大偵測功率轉換器110的輸出電壓N1在不同時間點的電壓差，使得控制單元132容易辨別輸出電壓N1的趨勢。再者，利用本揭露之最大功率點追蹤方法，降低控制單元132的誤判斷次數，同時也減少最大功率追蹤的時間。由於本揭露之最大功率點追蹤系統100不需同時偵測輸出電流和輸出電壓來找尋最大功率點，降低了電路的複雜度和花費。
    以上敘述許多實施例的特徵，使所屬技術領域中具有通常知識者能夠清楚理解本說明書的形態。所屬技術領域中具有通常知識者能夠理解其可利用本發明揭示內容為基礎以設計或更動其他製程及結構而完成相同於上述實施例的目的及/或達到相同於上述實施例的優點。所屬技術領域中具有通常知識者亦能夠理解不脫離本發明之精神和範圍的等效構造可在不脫離本發明之精神和範圍內作任意之更動、替代與潤飾。
    100．．．最大功率點追蹤系統
    110．．．功率轉換器
    120．．．電壓偵測器
    130．．．最大功率點追蹤控制器
    132．．．控制單元
    131．．．斜率偵測單元
    140．．．能源收集器
    150．．．負載
    151．．．儲存裝置
    152．．．電子裝置
    N1．．．輸出電壓
    N2．．．負載信號
    N3．．．偵測信號
    N4．．．PWM信號
    N5．．．趨勢信號
    S1、S2、S3．．．狀態
    OM、OM1、OM2．．．操作模式
    210、220．．．電壓偵測器
    230．．．比較單元
    211、221．．．切換單元
    212、222．．．轉導放大器
    213、223．．．積分器
    A1、A2．．．放大信號
    V1~V4．．．電壓
    △t1、△t2．．．時間間距
    t11、t12、t21、t22、t31、t32、t41、t42、t51、t52、t61、t62、t1~t8．．．時間點
    CK．．．時脈週期
    D2．．．節點
    D1．．．差動放大器
    Z1、Z2．．．阻抗
    MPP．．．最大功率點
    Pin．．．輸入功率
    Pout．．．輸出功率
    △V1、△V2．．．電壓差
    RC．．．參考時脈
    D+．．．電流增加量
    D-．．．電流減少量
    第1圖是本揭露之最大功率點追蹤系統之一示意圖；
    第2圖是本揭露之斜率偵測單元之一示意圖；
    第3圖是本揭露之輸出電壓N1、趨勢信號N5與時間之一關係圖；
    第4a圖是本揭露之電壓偵測器之一實施例；
    第4b圖是本揭露之電壓偵測器之一實施例；
    第4c圖是本揭露之電壓偵測器之一實施例；
    第5圖係本揭露之最大功率點追蹤方法之一流程圖；
    第6圖係本揭露之趨勢信號N5、操作模式與參考時脈RC之一時序圖；
    第7圖係本揭露之趨勢信號N5、操作模式與參考時脈RC之另一時序圖，用以說明控制單元132誤判輸出電壓N1的趨勢；
    第8圖係本揭露之最大功率點追蹤方法之另一流程圖；
    第9圖係本揭露之輸出電壓與輸出電流之關係圖；
    第10圖係本揭露之輸出電壓與輸出電流之另一關係圖；以及
    第11圖係本揭露之輸入功率、輸出功率和操作模式之波形圖。
    100．．．最大功率點追蹤系統
    110．．．功率轉換器
    120．．．電壓偵測器
    130．．．最大功率點追蹤控制器
    132．．．控制單元
    131．．．斜率偵測單元
    140．．．能源收集器
    150．．．負載
    151．．．儲存裝置
    152．．．電子裝置
    N1．．．輸出電壓
    N2．．．負載信號
    N3．．．偵測信號
    N4．．．PWM信號
    N5．．．趨勢信號
    权利要求:
    Claims (32)
    [1] 一種最大功率點追蹤控制器，用以控制一功率轉換器之一輸出電壓，包括：一斜率偵測單元，用以根據對應於上述輸出電壓之一偵測信號，計算上述輸出電壓是否為正趨勢或負趨勢，以便輸出一趨勢信號，其中當上述輸出電壓為正/負趨勢時，上述趨勢信號的準位為一第一電壓準位/一第二電壓準位；以及一控制單元，具有一第一操作模式和一第二操作模式，用以分別增加和減少一PWM信號之工作週期，其中當上述趨勢信號由上述第一電壓準位轉成上述第二電壓準位時，上述控制單元切換操作模式，以便進行最大功率追蹤。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之最大功率點追蹤控制器，其中上述偵測信號為電壓、電流或功率。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之最大功率點追蹤控制器，其中上述斜率偵測單元包括：一第一電壓偵測器，於一第一時間點積分上述偵測信號長達一第一時間間距，以便輸出一第一放大信號；一第二電壓偵測器，於上述第一時間點後之一第二時間點積分上述偵測信號長達上述第一時間間距，以便輸出一第二放大信號，其中上述第一時間點與上述第二時間點相差一第二時間間距；以及一比較單元，根據上述第一放大信號與上述第二放大信號的差，計算上述輸出電壓在上述第一時間點和上述第二時間點之間的趨勢，並且根據上述輸出電壓的趨勢決定上述趨勢信號的準位。
    [4] 如申請專利範圍第3項所述之最大功率點追蹤控制器，其中上述第一電壓偵測器包括：一第一切換單元，用以於上述第一時間點起為導通狀態長達上述第一時間間距；一第一轉導放大器，耦接至上述第一切換單元，用以將上述偵測信號的電壓轉成電流；以及一第一積分器，耦接至上述第一轉導放大器，用以在上述第一時間間距內將上述偵測信號的電流積分成電壓，以便輸出上述第一放大信號。
    [5] 如申請專利範圍第4項所述之最大功率點追蹤控制器，其中上述第二電壓偵測器包括：一第二切換單元，用以於上述第二時間點起為導通狀態長達上述第一時間間距；一第二轉導放大器，耦接至上述第二切換單元，用以將上述偵測信號的電壓轉成電流；以及一第二積分器，耦接至上述第二轉導放大器，用以在上述第一時間間距內將上述偵測信號的電流積分成電壓，以便輸出上述第二放大信號。
    [6] 如申請專利範圍第5項所述之最大功率點追蹤控制器，其中當上述趨勢信號未在N個時脈週期內從上述第二電壓準位轉變成上述第一電壓準位時，上述控制單元切換操作模式。
    [7] 如申請專利範圍第6項所述之最大功率點追蹤控制器，其中當上述趨勢信號由上述第二電壓準位轉變成上述第一電壓準位時，上述控制單元不切換操作模式。
    [8] 如申請專利範圍第6項所述之最大功率點追蹤控制器，其中上述工作週期的增加量不等於上述工作週期的減少量。
    [9] 如申請專利範圍第8項所述之最大功率點追蹤控制器，其中上述第一積分器與上述第二積分器為電容。
    [10] 一種最大功率點追蹤系統，包括：一功率轉換器，用以根據一PWM信號，將一能源收集器所輸出的能量轉換成一輸出電壓，以便驅動一負載；一電壓偵測器，用以輸出對應於上述輸出電壓之一偵測信號；以及一最大功率點追蹤控制器，耦接至上述電壓偵測器，用以接收上述偵測信號，包括：一斜率偵測單元，根據上述偵測信號計算上述輸出電壓是否為正趨勢或負趨勢，以便輸出一趨勢信號，其中當上述輸出電壓為正/負趨勢時，上述趨勢信號的準位為一第一電壓準位/一第二電壓準位；以及一控制單元，具有一第一操作模式和一第二操作模式，用以分別增加和減少一PWM信號之工作週期，其中當上述趨勢信號由上述第一電壓準位轉成上述第二電壓準位時，上述控制單元切換操作模式，以便進行最大功率追蹤。
    [11] 如申請專利範圍第10項所述之最大功率點追蹤系統，其中上述偵測信號為電壓、電流或功率。
    [12] 如申請專利範圍第10項所述之最大功率點追蹤系統，其中上述斜率偵測單元包括：一第一電壓偵測器，於一第一時間點積分上述偵測信號長達一第一時間間距，以便輸出一第一放大信號；一第二電壓偵測器，於上述第一時間點後之一第二時間點積分上述偵測信號長達上述第一時間間距，以便輸出一第二放大信號，其中上述第一時間點與上述第二時間點相差一第二時間間距；以及一比較單元，根據上述第一放大信號與上述第二放大信號的差，計算上述輸出電壓在上述第一時間點和上述第二時間點之間的趨勢，並且根據上述輸出電壓的趨勢決定上述趨勢信號的準位。
    [13] 如申請專利範圍第12項所述之最大功率點追蹤系統，其中上述第一電壓偵測器包括：一第一切換單元，用以於上述第一時間點起為導通狀態長達上述第一時間間距；一第一轉導放大器，耦接至上述第一切換單元，用以將上述偵測信號的電壓轉成電流；以及一第一積分器，耦接至上述第一轉導放大器，用以在上述第一時間間距內將上述偵測信號的電流積分成電壓，以便輸出上述第一放大信號。
    [14] 如申請專利範圍第13項所述之最大功率點追蹤系統，其中上述第二電壓偵測器包括：一第二切換單元，用以於上述第二時間點起為導通狀態長達上述第一時間間距；一第二轉導放大器，耦接至上述第二切換單元，用以將上述偵測信號的電壓轉成電流；以及一第二積分器，耦接至上述第二轉導放大器，用以在上述第一時間間距內將上述偵測信號的電流積分成電壓，以便輸出上述第二放大信號。
    [15] 如申請專利範圍第14項所述之最大功率點追蹤系統，其中當上述趨勢信號在N個時脈週期內未從上述第二電壓準位轉變成上述第一電壓準位時，上述控制單元切換操作模式。
    [16] 如申請專利範圍第15項所述之最大功率點追蹤系統，其中當上述趨勢信號由上述第二電壓準位轉變成上述第一電壓準位時，上述控制單元不切換操作模式。
    [17] 如申請專利範圍第16項所述之最大功率點追蹤系統，其中上述工作週期的增加量不等於上述工作週期的減少量。
    [18] 如申請專利範圍第17項所述之最大功率點追蹤系統，其中上述功率轉換器為DC-DC轉換器或AC-DC轉換器。
    [19] 如申請專利範圍第18項所述之最大功率點追蹤系統，其中上述電壓偵測器包括：一阻抗，具有一第一端接收上述輸出電壓以及一第二端耦接上述負載；以及一差動放大器，具有一第一輸入端耦接上述阻抗之第一端並且接收上述輸出電壓、一第二輸入端耦接上述阻抗之第二端與上述負載以及一輸出端用以輸出一偵測信號。
    [20] 如申請專利範圍第19項所述之最大功率點追蹤系統，其中上述第一積分器與上述第二積分器為電容。
    [21] 一種最大功率點追蹤方法，上述最大功率點追蹤方法包括：於一第一狀態時，不切換上述最大功率點追蹤控制器的操作模式；當一功率轉換器之一輸出電壓由正趨勢轉變成負趨勢時，由上述第一狀態進入一第二狀態；於上述第二狀態時，切換上述最大功率點追蹤控制器的操作模式，並且進入一第三狀態；於上述第三狀態，計數一時脈週期；以及當上述輸出信號的趨勢在N個上述時脈週期內未轉變時，由上述第三狀態進入上述第二狀態，並重新計數上述時脈週期。
    [22] 如申請專利範圍第21項所述之最大功率點追蹤方法，其中當上述輸出電壓在N個上述時脈週期內由負趨勢轉變成正趨勢時，由上述第三狀態進入上述第一狀態並停止計數上述時脈週期。
    [23] 如申請專利範圍第22項所述之最大功率點追蹤方法，其中上述最大功率點追蹤控制器於一第一操作模式時，增加上述PWM信號的工作週期。
    [24] 如申請專利範圍第23項所述之最大功率點追蹤方法，其中上述最大功率點追蹤控制器於一第二操作模式時，減少上述PWM信號的工作週期。
    [25] 如申請專利範圍第24項所述之最大功率點追蹤方法，更包括：於一第一時間點，積分上述輸出電壓所對應之一偵測信號長達一第一時間間距，以便輸出一第一放大信號；於上述第一時間點後之一第二時間點，積分上述偵測信號長達上述第二時間間距，以便輸出一第二放大信號，其中上述第一時間點與上述第二時間點相差一第二時間間距；以及根據上述第一放大信號與上述第二放大信號的差，計算上述輸出電壓在上述第一時間點和上述第二時間點之間的趨勢。
    [26] 如申請專利範圍第25項所述之最大功率點追蹤方法，其中上述第一時間間距小於上述第二時間間距。
    [27] 一種最大功率點追蹤方法，包括：判斷一功率轉換器之一輸出電壓是否由正趨勢轉變成負趨勢；當上述輸出電壓由正趨勢轉變為負趨勢時，切換一最大功率點追蹤控制器之操作模式並開始計數一時脈週期；以及偵測上述輸出電壓是否在N個時脈週期內由負趨勢轉變成正趨勢，其中當N個上述時脈週期後上述輸出電壓仍為負趨勢時，切換上述操作模式。
    [28] 如申請專利範圍第27項所述之最大功率點追蹤方法，更包括：當上述輸出電壓在N個上述時脈週期內由負趨勢轉變成正趨勢時，停止計數上述時脈週期。
    [29] 如申請專利範圍第28項所述之最大功率點追蹤方法，其中上述最大功率點追蹤控制器於一第一操作模式時，增加上述PWM信號的工作週期。
    [30] 如申請專利範圍第29項所述之最大功率點追蹤方法，其中上述最大功率點追蹤控制器於一第二操作模式時，減少上述PWM信號的工作週期。
    [31] 如申請專利範圍第30項所述之最大功率點追蹤方法，更包括：於一第一時間點，積分上述輸出電壓所對應之一偵測信號長達一第一時間間距，以便輸出一第一放大信號；於上述第二時間點後之一第二時間點，積分上述偵測信號長達上述第一時間間距，以便輸出一第二放大信號，其中上述第一時間點與上述第二時間點相差一第二時間間距；以及根據上述第一放大信號與上述第二放大信號的差，計算上述輸出電壓在上述第一時間點和上述第二時間點之間的趨勢。
    [32] 如申請專利範圍第31項所述之最大功率點追蹤方法，其中上述第一時間間距小於上述第二時間間距。
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    同族专利:
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    TWI438602B|2014-05-21|
    CN103135653A|2013-06-05|
    US20130141067A1|2013-06-06|
    US9000748B2|2015-04-07|
    CN103135653B|2015-10-07|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    US9960337B2|2016-08-11|2018-05-01|Industrial Technology Research Institute|Thermoelectric converter|
    US9991715B1|2017-03-09|2018-06-05|Industrial Technology Research Institute|Maximum power point tracking method and apparatus|
    US10141828B2|2017-04-20|2018-11-27|Delta Electronics, Inc.|Maximum power point tracking method and system thereof|KR0164530B1|1996-05-15|1999-03-20|김광호|최대 전력점 검출회로|
    JP3352334B2|1996-08-30|2002-12-03|キヤノン株式会社|太陽電池の電力制御装置|
    JP3394996B2|2001-03-09|2003-04-07|独立行政法人産業技術総合研究所|最大電力動作点追尾方法及びその装置|
    US6690590B2|2001-12-26|2004-02-10|Ljubisav S. Stamenic|Apparatus for regulating the delivery of power from a DC power source to an active or passive load|
    FR2843464B1|2002-08-09|2006-09-08|Cit Alcatel|Circuit de conditionnement d'une source au point de puissance maximum|
    FR2844890B1|2002-09-19|2005-01-14|Cit Alcatel|Circuit de conditionnement pour une source de puissance au point de puissance maximum, generateur solaire et procede de conditionnement|
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