CN101976875B - 一种具有蓄电池硫化识别及处理的光伏充放电控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有蓄电池硫化识别及处理的光伏充放电控制装置，包括太阳能电池组件、蓄电池、过充保护电路，太阳能电池组件通过过充保护电路与蓄电池相连接；还包括一比较控制电路和一硫化逻辑判断电路；该比较控制电路的输入分别与太阳能电池组件和蓄电池相连接，该比较控制电路的输出分别与过充保护电路的输入和硫化逻辑判断电路的输入相连接；硫化逻辑判断电路的输出与过充保护电路的输入相连接。本发明通过及时检测蓄电池的极限放电和内阻增加情况，判定蓄电池是否出现硫化现象，并采用高电压、低电流的充电方式对蓄电池的硫化现象进行修复，从而大大延长了蓄电池的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏充放电控制装置，特别是涉及一种具有蓄电池硫化识别及处理的光伏充放电控制装置。
背景技术
铅酸蓄电池独有的价格优势，使得铅酸蓄电池在光伏系统中被广泛应用。然而，在实际使用过程中，铅酸蓄电池的使用寿命却普遍偏短，但90％损坏的铅酸蓄电池是由硫化所造成的，且与光伏系统的特殊性有关，而并非全部是蓄电池的质量问题所致。太阳能充电有时效性，只有当白天有阳光时才能对蓄电池进行充电，当出现连续多天的阴雨天气时，蓄电池将得不到太阳能电池组件的充电，而负载每天都在用电，因而蓄电池的内阻就会增加，久而久之导致蓄电池处于亏电状态。此外，蓄电池经过多次的充放电过程，特别是每次的极限放电，也会导致蓄电池慢慢出现硫化现象，从而使其内阻逐渐增加。若蓄电池的硫化现象没有得到及时修复，将给蓄电池的充放电造成困难，如蓄电池一充电电压就升得很高，一放电电压就降得很快，最终出现蓄电池基本不能充电、不能带载放电等现象。
目前，现有技术的光伏充电控制装置一般采用浮充、均充的控制方式，还未有利用太阳能电池组件本身的工作电压与开路电压的特性进行判别蓄电池硫化与否，并对硫化的蓄电池进行修复的控制装置。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种具有蓄电池硫化识别及处理的光伏充放电控制装置，通过及时检测蓄电池的极限放电和内阻增加情况，判定蓄电池是否出现硫化现象，并采用高电压、低电流的充电方式对蓄电池的硫化现象进行修复，从而克服了现有技术所存在的蓄电池硫化现象难以解决的不足之处。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有蓄电池硫化识别及处理的光伏充放电控制装置，包括太阳能电池组件、蓄电池、过充保护电路，太阳能电池组件通过过充保护电路与蓄电池相连接；还包括一比较控制电路和一硫化逻辑判断电路；该比较控制电路的输入分别与太阳能电池组件和蓄电池相连接，该比较控制电路的输出分别与过充保护电路的输入和硫化逻辑判断电路的输入相连接；硫化逻辑判断电路的输出与过充保护电路的输入相连接。
所述的比较控制电路包括电流取样电路和电压比较电路；电流取样电路连接在所述太阳能电池组件和蓄电池的充电回路中，电流取样电路的输出接电压比较电路的一输入；电压比较电路的另一输入与所述蓄电池相连接，电压比较电路的输出分别接所述硫化逻辑判断电路的输入及过充保护电路的输入。
所述的电压比较电路包括第一控制芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、稳压二极管、第一二极管、第一电容、第二电容和可调变阻器；蓄电池的正极接第一二极管的正极，第一二极管的负极分别接第一电阻和第二电阻的一端，第一电阻的另一端分别通过第三电阻和第六电阻接第一控制芯片的第3引脚和第一控制芯片的第1引脚，第二电阻的另一端接可调变阻器的一端，可调变阻器的调节端接第一控制芯片的第2引脚；第五电阻连接在第一控制芯片的第1引脚和第2引脚之间；第四电阻连接在第一控制芯片的第3引脚和第5引脚之间；第一电容连接在蓄电池的负极和第一二极管的负极之间；第二电容连接在第一控制芯片的第2引脚和第5引脚之间，第一控制芯片的第4引脚、第5引脚及可调变阻器的另一端分别接地；稳压二极管的正极接蓄电池的负极，稳压二极管的负极接第一电阻的另一端；蓄电池的负极接地；第一控制芯片的第1引脚分别接所述硫化逻辑判断电路和所述过充保护电路的输入。
所述的电流取样电路为一电流取样电阻，该电流取样电阻的一端接太阳能电池组件的负极，电流取样电阻的另一端接蓄电池的负极；还包括第七电阻和第八电阻；第八电阻的一端接太阳能电池组件的负极，第八电阻的另一端接所述第一控制芯片的第6引脚；第七电阻的一端接第八电阻的另一端，第七电阻的另一端分别接所述第一控制芯片的第8引脚和所述第一电阻的另一端。
所述的硫化逻辑判断电路包括第二控制芯片、发光二极管、第九电阻、第十电阻、第二二极管、蓄电池过放信号、蓄电池放电时间信号；第二控制芯片的第1引脚接所述第一电阻的另一端；所述第一控制芯片的第1引脚接第二二极管的正极，第二二极管的负极接第二控制芯片的第5引脚；该第二控制芯片的第5引脚还通过第九电阻接发光二极管的正极，发光二极管的负极接第二控制芯片的第1引脚；第二控制芯片的第8引脚接地；第二控制芯片的第7引脚接蓄电池过放信号；第二控制芯片的第6引脚通过第十电阻接蓄电池放电时间信号。
所述的过充保护电路包括第一三极管、第二三极管、第三电容和继电器；所述第一控制芯片的第1引脚接第一三极管的基极，第一三极管的发射极接第二三极管的基极，第一三极管的集电极接第二三极管的集电极；第二三极管的发射极接地，第二三极管的集电极接继电器的线圈输入的一端；继电器的线圈输入的另一端接蓄电池的正极，继电器的动触点接太阳能电池组件的正极，继电器的其中一静触点接蓄电池的正极；第三电容连接在继电器的线圈输入端之间。
本发明的一种具有蓄电池硫化识别及处理的光伏充放电控制装置，采用比较控制电路和硫化逻辑判断电路，及时检测蓄电池是否出现极限放电和内阻增加的现象，从而判定蓄电池是否出现硫化现象，并在蓄电池出现硫化现象的情况下，将原有的高压保护点取消，采用提高充电电压、降低充电电流的方式，对蓄电池进行修复性充电，使硫化的蓄电池得到及时的小电流充电，慢慢降低其内阻，从而慢慢恢复到硫化之前的状态。当蓄电池硫化消失后才又恢复原有的高压保护点，从而避免蓄电池液被蒸发而造成蓄电池贫液的现象。
本发明的有益效果是，由于包括一比较控制电路和一硫化逻辑判断电路；且比较控制电路的输入分别与太阳能电池组件的负极和蓄电池的正极相连接，该比较控制电路的输出分别与过充保护电路的输入和硫化逻辑判断电路的输入相连接；硫化逻辑判断电路的输出与过充保护电路的输入相连接，使得比较控制电路不但能够将蓄电池的电压信号输出给硫化逻辑判断电路，还能够控制过充保护电路在蓄电池未硫化前对蓄电池进行过充保护；硫化逻辑判断电路则能够集合蓄电池的过放信号、过放时间信号和电压信号，对蓄电池的内阻进行计算，输出硫化信号，并关闭过充保护电路，使太阳能电池组件对蓄电池进行强制充电，从而使蓄电池在高电压、低电流的充电方式下慢慢降低其内阻，达到蓄电池硫化识别及处理的目的，提高蓄电池的使用寿命。
综上所述，本发明的一种具有蓄电池硫化识别及处理的光伏充放电控制装置，具有能够大大延长蓄电池的使用寿命、降低系统运行成本，推动光伏系统的广泛应用、运行稳定、可靠等特点。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种具有蓄电池硫化识别及处理的光伏充放电控制装置不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的电路连接示意图。
具体实施方式
实施例，请参见图1所示，本发明的一种具有蓄电池硫化识别及处理的光伏充放电控制装置，包括太阳能电池组件1、蓄电池3、过充保护电路2、比较控制电路4和硫化逻辑判断电路5；太阳能电池组件1通过过充保护电路2与蓄电池3相连接；比较控制电路4的输入分别与太阳能电池组件1和蓄电池3相连接，该比较控制电路4的输出分别与过充保护电路2的输入和硫化逻辑判断电路5的输入相连接；硫化逻辑判断电路5的输出与过充保护电路2的输入相连接。
其中，所述的比较控制电路4包括电流取样电路41和电压比较电路42；电流取样电路41连接在所述太阳能电池组件1和蓄电池3的充电回路中，电流取样电路41的输出接电压比较电路42的一输入；电压比较电路42的另一输入还与所述蓄电池3相连接，电压比较电路42的输出分别接所述硫化逻辑判断电路5的输入及过充保护电路2的输入。
请参见图2所示，所述的电压比较电路42包括第一控制芯片IC1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、稳压二极管DZ1、第一二极管D1、第一电容C1、第二电容C2和可调变阻器RP；蓄电池的正极接第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极分别接第一电阻R1和第二电阻R2的一端，第一电阻R1的另一端分别通过第三电阻R3和第六电阻R6接第一控制芯片IC1的第3引脚和第一控制芯片IC1的第1引脚，第二电阻R2的另一端接可调变阻器RP的一端，可调变阻器RP的调节端接第一控制芯片IC1的第2引脚；第五电阻R5连接在第一控制芯片IC1的第1引脚和第2引脚之间；第四电阻R4连接在第一控制芯片IC1的第3引脚和第5引脚之间；第一电容C1连接在蓄电池的负极和第一二极管D1的负极之间；第二电容C2连接在第一控制芯片IC1的第2引脚和第5引脚之间，第一控制芯片IC1的第4引脚、第5引脚及可调变阻器RP的另一端分别接地；稳压二极管DZ1的正极接蓄电池的负极，稳压二极管DZ1的负极接第一电阻R1的另一端；蓄电池的负极接地；第一控制芯片IC1的第1引脚分别接所述硫化逻辑判断电路5和所述过充保护电路2的输入；
所述的电流取样电路41为一电流取样电阻RX，该电流取样电阻RX的一端接太阳能电池组件的负极，电流取样电阻RX的另一端接蓄电池的负极；还包括第七电阻R7和第八电阻R8；第八电阻R8的一端接太阳能电池组件的负极，第八电阻R8的另一端接所述第一控制芯片IC1的第6引脚；第七电阻R7的一端接第八电阻R8的另一端，第七电阻R7的另一端分别接所述第一控制芯片IC1的第8引脚和所述第一电阻R1的另一端；
所述的硫化逻辑判断电路5包括第二控制芯片IC2、发光二极管LED、第九电阻R9、第十电阻R10、第二二极管D2、蓄电池过放信号、蓄电池放电时间信号；第二控制芯片IC2的第1引脚接所述第一电阻R1的另一端；所述第一控制芯片IC1的第1引脚接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极接第二控制芯片IC2的第5引脚；该第二控制芯片IC2的第5引脚还通过第九电阻R9接发光二极管LED的正极，发光二极管LED的负极接第二控制芯片IC2的第1引脚；第二控制芯片IC2的第8引脚接地；第二控制芯片IC2的第7引脚接蓄电池过放信号；第二控制芯片IC2的第6引脚通过第十电阻R10接蓄电池放电时间信号；
所述的过充保护电路2包括第一三极管BG1、第二三极管BG2、第三电容C3和继电器JK；所述第一控制芯片IC1的第1引脚接第一三极管BG1的基极，第一三极管BG1的发射极接第二三极管BG2的基极，第一三极管BG1的集电极接第二三极管BG2的集电极；第二三极管BG2的发射极接地，第二三极管BG2的集电极接继电器JK的线圈输入的一端；继电器JK的线圈输入的另一端接蓄电池的正极，继电器JK的动触点接太阳能电池组件的正极，继电器JK的其中一静触点接蓄电池的正极；第三电容C3连接在继电器JK的线圈输入端之间。
本发明的一种具有蓄电池硫化识别及处理的光伏充放电控制装置，太阳能充电电流经电流取样电阻RX取样，经第七电阻R7和第八电阻R8微调后，从第一控制芯片IC1的第6引脚进入第一控制芯片IC1内部，并在第一控制芯片IC1内部产生正比于电流变化的0-2伏的电压，该电压和蓄电池的高压保护点电压(约为14.4伏)叠加，产生从14.4伏到16.4伏动态变化的可变基准电压，该可变基准电压和由第一控制芯片IC1的第2引脚进入的蓄电池电压相比较；如果蓄电池电压高于此电压，则从第一控制芯片IC1的第1引脚输出高电平信号，用于驱动由第一三极管BG1和第二三极管BG2复合组成的过充保护电路，使继电器JK的动静触点断开，太阳能电池组件不对蓄电池进行充电。
蓄电池电压在第一控制芯片IC1中完成模数转换后，带有蓄电池电压信息的信号从第二控制芯片IC2的第5引脚进入第二控制芯片IC2中，同时，第二控制芯片IC2结合由第二控制芯片IC2的第6引脚输入的蓄电池过放时间信号，对蓄电池的内阻进行计算，得到蓄电池的相对硫化比例。当第二控制芯片IC2的第7引脚有蓄电池过放信号输入时，该第二控制芯片IC2立刻在其第5引脚输出硫化信号，并驱动过充保护电路，使继电器JK强制闭合其动静触点，以使太阳能电池组件强制对蓄电池进行强充激活处理。
本发明的一种具有蓄电池硫化识别及处理的光伏充放电控制装置，其第一电阻R1和稳压二极管DZ1组成+5伏给第一控制芯片IC1和第二控制芯片IC2供电；第四电阻R4是14.4伏的基准，第五电阻R5是回差；第二电阻R2和可调变阻器RP组成第一控制芯片IC1的电压输入，并可以改变14.4伏的蓄电池高压保护点电压；电流取样电阻RX、第七电阻R7和第八电阻R8可以调整输入第一控制芯片IC1中的充电电流的大小，改变所叠加的0到2伏的数值；第二控制芯片IC2的第5引脚既是硫化信号的输出端，也是蓄电池电压的输入端，且第5引脚作为硫化信号输出端时为低电平有效；第一控制芯片IC1的第1引脚输出的蓄电池电压数字脉冲信号会对过充保护电路的直流信号产生干扰，由第三电容C3消除。
本发明的一种具有蓄电池硫化识别及处理的光伏充放电控制装置，当蓄电池充满时，其充电内阻变大，放电内阻变小，而当蓄电池处于亏电时，其放电内阻变大，充电内阻变小，因此，采用硫化逻辑判断电路，可以对蓄电池实现白天充电测量，晚上放电测量。采用比较控制电路和硫化逻辑判断电路，能够及时检测蓄电池是否出现极限放电和内阻增加的现象，从而判定蓄电池是否出现硫化现象，并在蓄电池出现硫化现象的情况下，将原有的高压保护点取消，采用提高充电电压、降低充电电流的方式，对蓄电池进行修复性充电，使硫化的蓄电池得到及时的小电流充电，慢慢降低其内阻，从而慢慢恢复到硫化之前的状态。当蓄电池硫化消失后才又恢复原有的高压保护点，从而避免蓄电池液被蒸发而造成蓄电池贫液的现象。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种具有蓄电池硫化识别及处理的光伏充放电控制装置，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种具有蓄电池硫化识别及处理的光伏充放电控制装置，包括太阳能电池组件、蓄电池、过充保护电路，太阳能电池组件通过过充保护电路与蓄电池相连接；其特征在于：还包括一比较控制电路和一硫化逻辑判断电路；该比较控制电路的输入分别与太阳能电池组件和蓄电池相连接，该比较控制电路的输出分别与过充保护电路的输入和硫化逻辑判断电路的输入相连接；硫化逻辑判断电路的输出与过充保护电路的输入相连接，比较控制电路将蓄电池的电压信号输出给硫化逻辑判断电路，并控制过充保护电路在蓄电池未硫化前对蓄电池进行过充保护；硫化逻辑判断电路集合蓄电池的过放信号、过放时间信号和电压信号，对蓄电池的内阻进行计算，输出硫化信号，并关闭过充保护电路，使太阳能电池组件对蓄电池进行强制充电，从而使蓄电池在高电压、低电流的充电方式下慢慢降低其内阻。
2.根据权利要求1所述的具有蓄电池硫化识别及处理的光伏充放电控制装置，其特征在于：所述的比较控制电路包括电流取样电路和电压比较电路；电流取样电路连接在所述太阳能电池组件和蓄电池的充电回路中，电流取样电路的输出接电压比较电路的一输入；电压比较电路的另一输入与所述蓄电池相连接，电压比较电路的输出分别接所述硫化逻辑判断电路的输入及过充保护电路的输入。
3.根据权利要求2所述的具有蓄电池硫化识别及处理的光伏充放电控制装置，其特征在于：所述的电压比较电路包括第一控制芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、稳压二极管、第一二极管、第一电容、第二电容和可调变阻器；蓄电池的正极接第一二极管的正极，第一二极管的负极分别接第一电阻和第二电阻的一端，第一电阻的另一端分别通过第三电阻和第六电阻接第一控制芯片的第3引脚和第一控制芯片的第1引脚，第二电阻的另一端接可调变阻器的一端，可调变阻器的调节端接第一控制芯片的第2引脚；第五电阻连接在第一控制芯片的第1引脚和第2引脚之间；第四电阻连接在第一控制芯片的第3引脚和第5引脚之间；第一电容连接在蓄电池的负极和第一二极管的负极之间；第二电容连接在第一控制芯片的第2引脚和第5引脚之间，第一控制芯片的第4引脚、第5引脚及可调变阻器的另一端分别接地；稳压二极管的正极接蓄电池的负极，稳压二极管的负极接第一电阻的另一端；蓄电池的负极接地；第一控制芯片的第1引脚分别接所述硫化逻辑判断电路和所述过充保护电路的输入。
4.根据权利要求3所述的具有蓄电池硫化识别及处理的光伏充放电控制装置，其特征在于：所述的电流取样电路为一电流取样电阻，该电流取样电阻的一端接太阳能电池组件的负极，电流取样电阻的另一端接蓄电池的负极；还包括第七电阻和第八电阻；第八电阻的一端接太阳能电池组件的负极，第八电阻的另一端接所述第一控制芯片的第6引脚；第七电阻的一端接第八电阻的另一端，第七电阻的另一端分别接所述第一控制芯片的第8引脚和所述第一电阻的另一端。
5.根据权利要求3所述的具有蓄电池硫化识别及处理的光伏充放电控制装置，其特征在于：所述的硫化逻辑判断电路包括第二控制芯片、发光二极管、第九电阻、第十电阻、第二二极管、蓄电池过放信号、蓄电池放电时间信号；第二控制芯片的第1引脚接所述第一电阻的另一端；所述第一控制芯片的第1引脚接第二二极管的正极，第二二极管的负极接第二控制芯片的第5引脚；该第二控制芯片的第5引脚还通过第九电阻接发光二极管的正极，发光二极管的负极接第二控制芯片的第1引脚；第二控制芯片的第8引脚接地；第二控制芯片的第7引脚接蓄电池过放信号；第二控制芯片的第6引脚通过第十电阻接蓄电池放电时间信号。
6.根据权利要求3所述的具有蓄电池硫化识别及处理的光伏充放电控制装置，其特征在于：所述的过充保护电路包括第一三极管、第二三极管、第三电容和继电器；所述第一控制芯片的第1引脚接第一三极管的基极，第一三极管的发射极接第二三极管的基极，第一三极管的集电极接第二三极管的集电极；第二三极管的发射极接地，第二三极管的集电极接继电器的线圈输入的一端；继电器的线圈输入的另一端接蓄电池的正极，继电器的动触点接太阳能电池组件的正极，继电器的其中一静触点接蓄电池的正极；第三电容连接在继电器的线圈输入端之间。
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