CN101977459A - 太阳能与交流电交替供电的控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能和交流电交替供电的控制电路。其中交流电供电电路包括降压整流电路、光耦合器、可控硅、自耦变压器和LED灯板，电路中设有反向器IC(CD4069)，六反向器IC通过设有控制交流电供电电路的光耦合器的场效应1(IRF540)和控制电源能蓄电池供电的场效应管Q2(IRF540)，场效应管Q1和场效应管Q2采用电压触发方式，场效应管Q1通过场光耦合器隔离信号及可控硅来配合来控制自耦变压器，以控制LED灯板供电。场效应管的极限电流较高，其触发极G极的内阻极高，触发过程几乎不耗电，采用反向器来作场效应管的触发主要元件，采用光耦作隔离信号元件，加上采用可控硅来控制灯具的自耦变压器的开启与关闭。

Description

太阳能与交流电交替供电的控制电路 

技术领域：

本发明涉及一种太阳能和交流电交替供电节能设备，这里特指太阳能与交流电交替对灯板进行供电的控制电路。 

背景技术：

目前，为了节省能源，公路上交通信号灯进行太阳能供电改造。目前，交通信号灯的太阳能供电采用光伏板采集的电能对蓄电池进行充电后再经逆变器逆变为220V供给信号机使用的方法，造成转换率极低，只达到20％的转换率，这里说的20％转换率是在线转换率，即是用于存储太阳电能的蓄电池被充满时，光伏板采集到的电能已不需对蓄电池进行充电而是直接进入逆变器进行逆变供信号主机应用，由于在逆变的过程中电能的损耗巨大，只有20％的电能送到信号主机使用。 

另外，太阳能电池板对蓄电池进行充电的时间需要很久，而放电时却很快就放完电，说明能进行有效充电的成份很少。为了改进这个缺点，现有技术另一技术方式为采用蓄电池的分组充电技术，提高太阳能电池板对蓄电池的充电效率，其次是市电对后备电源蓄电池充电时的自动调节充电电流电路，充满电后自动断开充电电源，以达到保护后备电源蓄电池及节省市电电能的作用。再次，除掉逆变器(因其转换电路有停止供电2秒的缺点，加上UPS已具备逆变功能)，加上些控制电路，主要目的是系统使用太阳能供电时，断开市电对UPS的供电，节省市电电能。但是，经过信号机控制后送至灯具灯板的过程中，还必须经过降压处理，这其中的转换率也低于60％。这只是理论 上的数值，现场应用及测量显示其转换率还要低，也就是说，光伏板采集到的电能，只有10％以下的电能送至信号灯具的灯板使用(经过综合计算后，应该只有5％左右)。显然现有技术太阳能在路口用电中的作用微无其微。 

在交通信号灯进行太阳能供电过程中，市电供电方式与太阳能供电方式的相互转换电路进行控制。电路作为市电供应方式与逆变供应方式的相互转换，同时也包含了备用电池供电与光伏板供电方式的相互转换。由于其低压部分最终需经逆变器逆变后再送往灯具变压器降压才送至灯具LED灯板使用，转换率极低的情况无法避免。交通信号机必须采用交流电220V供电才能正常工作，采逆变供电方式与市电供应方式的相互转换的部分，而且由UPS电源来完成，在这个过程中，市电供应方式处于优先供应权，供应整个交通信号系统的正常用电。而转到逆变供电方式时，逆变部分只负责供应交通信号主机的正常用电，前端的灯具部分由另外的转换电路来完成，即是灯具使用的220V电源(市电供应方式或者逆变供应方式)与太阳能供电方式的相互转换，在这个过程中，太阳能供电方式处于供电优先权。太阳能供电方式只经过限流处理直接送至灯具的LED灯板，不经过逆变与降压过程，因而大地提高了太阳能的使用效率，除了部分的线耗和限流产生的热耗外，其余的太阳能电能都送至灯具LED灯板使用，剩余部分存贮在蓄电池中，以供阳光不佳时使用。由于交通信号控制的开关量较高，采用光耦开关元件，基本解决了因开关量较高而出现误动作的现象，而两种电源相互转换且需配合LED灯具电路板上的两种接法(因两种电源的电压不同，太阳能电压：24V；灯具变压器电压：39V)的相互转换的同时进行，至少需用两个多触点的继电器来完成。经过测试，虽然可以达到转换的目的，但电路自身耗电较高，耗 电较高的转换电路的节能效果差。因此，在转换电路中，必须适合高频率的开关量；自身耗电低，以达到节能转换的目的；再次，两种电源不相互干扰运行。 

发明内容：

本发明的目的在于针对交通信号灯的太阳能应用中电能转化率低缺点，提供一种可以大大提高太阳能电能转化率的太阳能与交流电交替供电的控制电路。 

本发明提供的太阳能与交流电交替供电的控制电路，其中交流电供电电路包括降压整流电路、光耦合器、可控硅、自耦变压器和LED灯板，电路中设有反向器IC(CD4069)，反向器IC(CD4069)通过设有控制交流电供电电路的光耦合器的场效应1(IRF540)和控制电源能蓄电池供电的场效应管Q2(IRF540)，场效应管Q1和场效应管Q2采用电压触发方式，反向器IC(CD4069)为场效应管Q1和场效应管Q2的触发主要元件，场效应管Q1通过场光耦合器隔离信号及可控硅来配合来控制自耦变压器，以控制LED灯板供电。 

所述的LED灯板采用24V电压进行供电，采用2组LED灯并联，并外加电阻进行限流。

本发明的有益效果在于：由于采用场效应管Q1、Q2，其极限电流较高，约30A，触发方式采用电压触发方式，因其触发极G极的内阻极高，几乎没有电流通过，触发过程几乎不耗电，采用反向器IC(CD4069)来作场效应管Q1、Q2的触发主要元件，采用光耦合器隔离信号元件，加上采用可控硅来控制灯具的自耦变压器的开启与关闭。通过测试多次后，该电路仍然运行效果极佳。 

附图说明：

下面结合附图对发明做进一步的说明： 

附图1为本发明电路图； 

附图2为本发明的灯板电路图； 

具体实施方式：

以下所述仅为体现本发明原理的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。 

交通信号灯是道路畅通重要保证，为了节约电能，我们采用太阳嫩电池板和市电供电方式交通进行交通信号灯进行供电。在供电过程中，市电与太阳能供电方式的相互转换电路进行控制。电路作为市电供应方式与逆变供应方式的相互转换，同时也包含了备用电池供电与光伏板供电方式的相互转换。交通信号机必须采用交流电220V供电才能正常工作，采逆变供电方式与市电供应方式的相互转换的部分，而且由UPS电源来完成，在这个过程中，市电供应方式处于优先供应权，供应整个交通信号系统的正常用电。而转到逆变供电方式时，逆变部分只负责供应交通信号主机的正常用电，前端的灯具部分由另外的转换电路来完成，即是灯具使用的220V电源(市电供应方式或者逆变供应方式)与太阳能供电方式的相互转换，在这个过程中，太阳能供电方式处于供电优先权。太阳能供电方式只经过限流处理直接送至灯具的LED灯板，不经过逆变与降压过程，因而大地提高了太阳能的使用效率，除了部分的线耗和限流产生的热耗外，其余的太阳能电能都送至灯具LED灯板使用，剩余部分存贮在蓄电池中，以供阳光不佳时使用。 

由于交通信号控制的开关量较高，采用光耦合器关元件，基本解决了因开关量较高而出现误动作的现象，而两种电源相互转换且需配合LED灯具电 路板上的两种接法，因两种电源的电压不同，太阳能电压24V供电；灯具变压器电采用39V)的相互转换的同时进行，至少需用两个多触点的继电器来完成。经过测试，虽然可以达到转换的目的，但电路自身耗电较高，耗电较高的转换电路的节能效果差。因此，在转换电路中，必须适合高频率的开关量；自身耗电低，以达到节能转换的目的；再次，两种电源不相互干扰运行。 

本发明公开的太阳能与交流电交替供电的控制电路，见图1和图2所示，其中交流电供电电路包括降压整流电路1、光耦合器2、可控硅3、自耦变压器4和LED灯板5，电路中设有反向器IC(CD4069)，反向器IC(CD4069)通过设有控制交流电供电电路的光耦合器的场效应Q1(IRF540)和控制电源能蓄电池供电的场效应管Q2(IRF540)，场效应管Q1和场效应管Q2采用电压触发方式，反向器IC(CD4069)为场效应管Q1和场效应管Q2的触发主要元件，场效应管Q1通过场光耦合器2隔离信号及可控硅3来配合来控制自耦变压器4，以控制LED灯板5供电。 

所述的LED灯板5采用24V电压进行供电，采用2组LED灯并联，并外加电阻进行限流。

场效应管Q1、Q2的极限电流较高，约30A，触发方式采用电压触发方式，因其触发极G极的内阻极高，几乎没有电流通过，触发过程几乎不耗电，但要求处于关断状态时，触发G极的电压必须归零。为此，我们采用反向器IC(CD4069)来作场效应管Q1、Q2的触发主要元件，采用光耦合器2作隔离信号元件，加上采用可控硅3来控制灯具的自耦变压器4的开启与关闭。通过测试多次后，该电路仍然运行效果极佳。 

Claims (2)

1.太阳能与交流电交替供电的控制电路，其中交流电供电电路包括降压整流电路、光耦合器、可控硅、自耦变压器和LED灯板，其特征在于：电路中设有反向器IC(CD4069)，反向器IC(CD4069)通过设有控制交流电供电电路的光耦合器的场效应1和控制电源能蓄电池供电的场效应管Q2，场效应管Q1和场效应管Q2采用电压触发方式，反向器IC(CD4069)为场效应管Q1和场效应管Q2的触发主要元件，场效应管Q1通过场光耦合器隔离信号及可控硅来配合来控制自耦变压器，以控制LED灯板供电。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：所述的LED灯板采用24V电压进行供电，采用2组LED灯并联，并外加电阻进行限流。

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