CN101552476A - 便携式户用太阳能光伏电源 - Google Patents

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王瑞峰
张雪勤
郭志阳
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Abstract

本发明提供的一种便携式户用太阳能光伏电源，它由小功率(10WP左右)太阳能光伏电池组件、小型铅酸免维护蓄电池(10－17AH)、以及太阳能充放电控制器所组成，附带配置相应功率的LED照明灯具，它通过太阳能光伏电池组件的光伏效应将太阳能转化为直流电能，并通过充放电控制器驱动电路贮存到蓄电池内，再通过放电控制驱动电路向负载输出直流电能。这种小型化的太阳能光伏电源结构简单，移动方便，适用于公共电网难以覆盖的边远偏僻农村、牧区、海岛以及边防哨所基本照明用电的需要。

Description

便携式户用太阳能光伏电源
技术领域：
本发明涉及一种便携式户用太阳能光伏电源。
背景技术：
随着全球能源危机日趋严峻，人类加强了可再生能源的研究，太阳能光伏发电技术是解决能源问题的重要方式之一。近年来经过全球太阳能科学家和生产企业的努力，太阳能光伏发电技术有了长足进步，大中型太阳能光伏发电技术日臻成熟，并已有推广应用，而小型便携式的户用太阳能光伏电源尚未很好的开发应用。公共电网难以覆盖的边远偏僻农村、牧区、海岛的农牧渔民以及边防哨所、公路道班都迫切需要体积小、便于移动的小型户用电源来满足基本的照明用电需要。
发明内容：
本发明就是提供一种体积小，移动方便的户用太阳能光伏电源，来满足上述特殊处所的照明需要。它由小功率(10WP左右)太阳能光伏电池组件、小型铅酸免维护蓄电池(10-17AH)、以及太阳能充放电控制器所组成，附带配置相应功率的LED照明灯具。它通过太阳能电池组件的光电转换效应将太阳能转化为直流电能，并通过充放电控制器的充电控制驱动电路贮存到蓄电池内，再通过放电控制驱动电路向负载输出直流电能。
本发明由微处理器程序控制的充电控制驱动电路采用三段式充电方式，其特征是：当太阳能光伏电池组件接受阳光照射产生电能，充电控制驱动电路开始对蓄电池进行充电，驱动场效应管处于完全导通状态，此时太阳能光伏电池组件产生多少电能，蓄电池就能吸收多少电能，这个充电阶段称为强充阶段；当太阳能光伏电池组件持续给蓄电池充电，蓄电池两端的电压逐渐升高，当电压达到均充电压值时，充电控制驱动电路自动转为PWM恒压充电，恒压电压锁定值为均充电压值，这个阶段称之为均充阶段；当均充阶段的PWM脉宽低于一定值时，充电控制驱动电路自动切换恒压电压值为浮充电压值，此时充电电流很小，这个阶段称之为浮充阶段或称之为涓充阶段。这种三段式充电方式的特点是对蓄电池的充电实现自动化管理，既能确保蓄电池的快速充满，又可防止过量充电，从而有效延长蓄电池使用寿命。
本发明的放电控制驱动电路主要有三项功能：
1、欠压保护：负载放电时，充放电控制器检测到蓄电池电压低于欠压保护电压值时，控制器断开负载供电，从而保护蓄电池不会因过放电而减短寿命或损坏。当蓄电池充电达到恢复电压值即可自动恢复负载供电。
2、过压保护：当蓄电池故障，内阻变大，蓄电池两端电压过高时，充放电控制器检测到蓄电池电压过高会自动断开负载供电，保护负载不会因蓄电池电压过高而损坏。蓄电池电压正常后可恢复负载供电。
3、负载短路保护：运用本申请人已授权的专利技术(200720120312.1太阳能充放电控制器)，采用场效应管漏源导通电阻配合外围器件自反馈短路保护电路，响应速度快、电路简单、效率高，解除负载短路后可自恢复负载供电。
上述本发明的充放电控制器采用了先进的工业级芯片对信号进行采集、分析、运算和控制，并采用无触点控制开关及场效应管漏源导通电阻信号采集技术，使控制器充放电控制更加科学合理，有效延长了蓄电池的使用寿命和对负载的安全保护。
本发明电源部分的结构包括：塑胶外壳、蓄电池、充放电控制器主板、以及安装在塑胶外壳上的太阳能光伏电池组件的输入端口、DC输出电源开关、DC输出端口、工作状态指示灯。
附图说明：
图1本发明的结构关系框图；
图2本发明电源部分的前视图；
图3本发明电源部分的右视图；
图4本发明电源部分的后视图；
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明的便携式户用太阳能光伏电源，由小功率(10WP左右)太阳能光伏电池组件、小型铅酸免维护蓄电池(10-17AH)、以及太阳能充放电控制器所组成，附带配置相应功率的LED照明灯具。它通过太阳能电池组件的光伏效应将太阳能转化为直流电能，并通过充放电控制器的充电控制驱动电路贮存到蓄电池内，再通过放电控制驱动电路向负载输出直流电能。
本发明由微处理器程序控制的充电控制驱动电路采用三段式充电方式，其特征是：当太阳能光伏电池组件接受阳光照射产生电能，充电控制驱动电路开始对蓄电池进行充电，驱动场效应管处于完全导通状态，此时太阳能光伏电池组件产生多少电能，蓄电池就能吸收多少电能，这个充电阶段称为强充阶段。
当太阳能光伏电池组件持续给蓄电池充电，蓄电池两端的电压逐渐升高，电压达到均充电压值时，充电控制驱动电路自动转为PWM恒压充电，恒压电压锁定值为均充电压值，这个阶段称之为均充阶段；当均充阶段的PWM脉宽低于一定值时，充电控制驱动电路自动切换恒压电压值为浮充电压值，此时充电电流很小，这个阶段称之为浮充阶段或称之为涓充阶段。这种三段式充电方式的特点是对蓄电池的充电实现自动化管理，既能确保蓄电池的快速充满，又可防止过量充电，从而有效延长蓄电池使用寿命。
本发明的放电控制驱动电路主要有三项功能：
1、欠压保护：负载放电时，充放电控制器检测到蓄电池电压低于欠压保护电压值时，控制器断开负载供电，从而保护蓄电池不会因过放电而减短寿命或损坏。当蓄电池充电达到恢复电压值即可自动恢复负载供电。
2、过压保护：当蓄电池故障，内阻变大，蓄电池两端电压过高时，充放电控制器检测到蓄电池电压过高会自动断开负载供电，保护负载不会因蓄电池电压过高而损坏。蓄电池电压正常后可恢复负载供电。
3、负载短路保护：运用本申请人已授权的专利技术(200720120312.1太阳能充放电控制器)，采用场效应管漏源导通电阻配合外围器件自反馈短路保护电路，响应速度快、电路简单、效率高，解除负载短路后可自恢复负载供电。如图3所示，本发明的电源部分是由塑胶外壳前壳体(1)、后壳体(7)、充放电控制器电路主板(5)、蓄电池(6)所组成；充放电控制器电路主板(5)固定在前壳体(1)上，蓄电池(6)固定在后壳体(7)上；如图2所示，在塑胶外壳前壳体(1)上，安装有DC输出电源开关(2)、工作状态指示灯(3)、DC输出端口(4)；如图4所示，在塑胶外壳后壳体(7)上，安装有太阳能光伏电池组件的输入端口(8)和DC输出端口(9)。各输入/输出端口、电源开关、工作状态指示灯，以及蓄电池分别与充放电控制器电路主板(5)相连接。

Claims (3)

1、本发明所提供的便携式户用太阳能光伏电源，其特征是：它由小功率(10WP左右)太阳能光伏电池组件、小型铅酸免维护蓄电池(10-17AH)、以及太阳能充放电控制器所组成，附带配置相应功率的LED照明灯具；它通过太阳能电池组件的光伏效应将太阳能转化为直流电能，并通过充放电控制器的充电控制驱动电路贮存到蓄电池内，再通过放电控制驱动电路向负载输出直流电能；本发明的电源部分是由塑胶外壳前壳体(1)、后壳体(7)、充放电控制器电路主板(5)、蓄电池(6)所组成；充放电控制器电路主板(5)固定在前壳体(1)上，蓄电池(6)固定在后壳体(7)上；在塑胶外壳前壳体(1)上，安装有DC输出电源开关(2)、工作状态指示灯(3)、DC输出端口(4)；在塑胶外壳后壳体(7)上，安装有太阳能光伏电池组件的输入端口(8)和DC输出端口(9)；各输入/输出端口、电源开关、工作状态指示灯，以及蓄电池分别与充放电控制器电路主板(5)相连接。
2、根据权利要求1所述的便携式户用太阳能光伏电源通过由微处理器程序控制的充电控制驱动电路采用三段式充电方式，其特征是：当太阳能光伏电池组件接受阳光照射产生电能，充电控制驱动电路开始对蓄电池进行充电，驱动场效应管处于完全导通状态，此时太阳能光伏电池组件产生多少电能，蓄电池就能吸收多少电能，这个充电阶段称为强充阶段；当太阳能光伏电池组件持续给蓄电池充电，蓄电池两端的电压逐渐升高，电压达到均充电压值时，充电控制驱动电路自动转为PWM恒压充电，恒压电压锁定值为均充电压值，这个阶段称之为均充阶段；当均充阶段的PWM脉宽低于一定值时，充电控制驱动电路自动切换恒压电压值为浮充电压值，此时充电电流很小，这个阶段称之为浮充阶段或称之为涓充阶段；这种三段式充电方式的特点是对蓄电池的充电实现自动化管理，既能确保蓄电池的快速充满，又可防止过量充电，从而有效延长蓄电池使用寿命。
3、根据权利要求1所述的便携式户用太阳能光伏电源的放电控制驱动电路具有三项功能，其特征是：①、欠压保护：负载放电时，充放电控制器检测到蓄电池电压低于欠压保护电压值时，控制器断开负载供电，从而保护蓄电池不会因过放电而减短寿命或损坏，当蓄电池充电达到恢复电压值即可恢复负载供电；②、过压保护：当蓄电池故障，内阻变大，蓄电池两端电压过高时，充放电控制器检测到蓄电池电压过高会自动断开负载供电，保护负载不会因蓄电池电压过高而损坏，蓄电池电压正常后可恢复负载供电；③、负载短路保护：运用本申请人已授权的专利技术(200720120312.1太阳能充放电控制器)，采用场效应管漏源导通电阻配合外围器件自反馈短路保护电路，响应速度快、电路简单、效率高，解除负载短路后可自恢复负载供电。
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