CN102195523A - 一种智能太阳能光伏电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能太阳能光伏电源系统，包括太阳能电池板、锂离子电池组、智能管理单元，该智能管理单元包括太阳能电池板接口、锂离子电池组接口、负载接口、RS485通信接口、测量取样电路、测量信号调理电路、动态充放电管理集成电路、输出电压调节及稳压电路、微处理器、MOSFET，所述的测量取样电路通过太阳能电池板接口与太阳能电池板连接，所述的动态充放电管理集成电路分别与测量取样电路、输出电压调节及稳压电路连接，所述的测量信号调理电路与测量取样电路连接，所述的微处理器分别与RS485通信接口、测量信号调理电路、动态充放电管理集成电路、MOSFET连接。与现有技术相比，本发明具有动态充放电管理功能等优点。

Description

一种智能太阳能光伏电源系统
技术领域
本发明涉及一种太阳能电源系统，尤其是涉及一种智能太阳能光伏电源系统。
背景技术
太阳能光伏电源系统一般由太阳能电池板、蓄电池、管理单元组成。目前系统中的管理单元一般只具有简单的电池保护功能，而不具有完备的智能管理功能，如太阳能电池板的最大功率点跟踪(MPPT)、电池充放电过程管理、电池过充电保护、过放电保护、过电流保护、电池均衡管理、电量计、电池电压监视，以及与外部智能单元通信等功能，因此不能成为一个独立的智能电源系统，不能满足当前智能电网发展的要求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有动态充放电管理功能的智能太阳能光伏电源系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种智能太阳能光伏电源系统，其特征在于，包括太阳能电池板、锂离子电池组、智能管理单元，该智能管理单元包括太阳能电池板接口、锂离子电池组接口、负载接口、RS485通信接口、测量取样电路、测量信号调理电路、动态充放电管理集成电路、输出电压调节及稳压电路、微处理器、MOSFET(金氧半场效晶体管)，所述的测量取样电路通过太阳能电池板接口与太阳能电池板连接，所述的动态充放电管理集成电路分别与测量取样电路、输出电压调节及稳压电路连接，所述的输出电压调节及稳压电路通过负载接口与负载连接，所述的测量信号调理电路与测量取样电路连接，所述的微处理器分别与RS485通信接口、测量信号调理电路、动态充放电管理集成电路、MOSFET连接，所述的MOSFET与动态充放电管理集成电路连接，并通过锂离子电池组接口与锂离子电池组连接。
所述的动态充放电管理集成电路为BQ24610。
所述的微处理器设有电池保护模块、电池组均衡控制模块、库仑计及AD转换模块。
所述的MOSFET包括充电MOSFET、放电MOSFET。
所述的电池保护模块对锂离子电池组的电压及充放电电流进行监测：
若电压高于设定值，关闭充电MOSFET；
若电压低于设定值，关闭放电MOSFET；
若充放电电流超过设定值，关闭充电MOSFET和放电MOSFET。
所述的电池组均衡控制模块对锂离子电池组的电压进行连续监测。
所述的库仑计及AD转换模块对锂离子电池组的充放电电流进行连续监测，得到累计电池剩余电量。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、具有动态充放电管理功能。负载小于太阳能电池板输出功率时多余电能贮存于锂离子电池组，负载大于太阳能电池板输出功率时，锂离子电池组作为补充电源满足负载需求。
2、完备的智能管理功能。包括太阳能板最大功率点跟踪功能、太阳能板输出电压电流监视、锂离子电池组保护功能、电池组均衡控制功能、电池电量计、电池电压监视、电池保护动作记录等。
3、具有与外部智能系统通信的功能。通过RS485接口提供智能管理功能中所有监测和记录的信息。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的智能管理单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1、图2所示，一种智能太阳能光伏电源系统，包括太阳能电池板、锂离子电池组、智能管理单元，该智能管理单元包括太阳能电池板接口1、锂离子电池组接口2、负载接口3、RS485通信接口4、测量取样电路5、测量信号调理电路6、动态充放电管理集成电路7、输出电压调节及稳压电路8、微处理器9、MOSFET 10，所述的测量取样电路5通过太阳能电池板接口1与太阳能电池板连接，所述的动态充放电管理集成电路7分别与测量取样电路5、输出电压调节及稳压电路8连接，所述的输出电压调节及稳压电路8通过负载接口3与负载连接，所述的测量信号调理电路6与测量取样电路5连接，所述的微处理器9分别与RS485通信接口4、测量信号调理电路6、动态充放电管理集成电路7、MOSFET 10连接，所述的MOSFET10与动态充放电管理集成电路7连接，并通过锂离子电池组接口2与锂离子电池组连接。
所述的动态充放电管理集成电路7为BQ24610。
所述的微处理器9设有电池保护模块、电池组均衡控制模块、库仑计及AD转换模块。所述的MOSFET 10包括充电MOSFET、放电MOSFET。
太阳能电池板最大功率点跟踪功能的实现：微处理器9通过测量取样电路5和测量信号调理电路6连续监视太阳能电池板输出的电流和电压值，计算太阳能板输出功率，并通过动态充放电管理集成电路7调节其电流，搜索跟踪其最大功率点。
动态充放电管理功能的实现：当太阳能电池板输出电源功率大于负载消耗功率时，动态充放电管理集成电路7将用多余电能为锂离子电池组充电；当太阳能电池板输出电源功率小于负载消耗功率时，动态充放电管理集成电路7将用锂离子电池组作为补充电源以满足负载需求。
锂离子电池组保护功能的实现：微处理器9对电池电压及充放电电流进行连续监测，当电池电压高于设定值时立即关闭充电MOSFET，当电池电压低于设定值时立即关闭放电MOSFET，当充放电电流超过设定值时也立即关闭充电和放电MOSFET，从而实现过充电、过放电、充放电过电流或短路保护，同时将所有的保护动作记录于片上非易失存储器，以备查询。
电池组均衡控制功能的实现：微处理器9对电池电压进行连续监测，根据电压值及均衡算法，在充电过程中旁路小部分充电电流达到各电池单元之间的电量平衡。
电量计功能的实现：微处理器9通过片上库仑计AD转换模块对电池充放电电流进行连续监测，通过软件累计电池剩余电量。
所述的RS485通信接口4用于与外部其它智能单元通信，接受外部系统对太阳能光伏电源系统的查询和管理，通讯协议为自定义的问答式协议。通过RS485通信接口4可以查询的数据包括锂离子电池组当前电量、电池电压、电池保护动作情况、太阳能板输出电压电流等。

Claims (7)

1.一种智能太阳能光伏电源系统，其特征在于，包括太阳能电池板、锂离子电池组、智能管理单元，该智能管理单元包括太阳能电池板接口、锂离子电池组接口、负载接口、RS485通信接口、测量取样电路、测量信号调理电路、动态充放电管理集成电路、输出电压调节及稳压电路、微处理器、MOSFET，所述的测量取样电路通过太阳能电池板接口与太阳能电池板连接，所述的动态充放电管理集成电路分别与测量取样电路、输出电压调节及稳压电路连接，所述的输出电压调节及稳压电路通过负载接口与负载连接，所述的测量信号调理电路与测量取样电路连接，所述的微处理器分别与RS485通信接口、测量信号调理电路、动态充放电管理集成电路、MOSFET连接，所述的MOSFET与动态充放电管理集成电路连接，并通过锂离子电池组接口与锂离子电池组连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能太阳能光伏电源系统，其特征在于，所述的动态充放电管理集成电路为BQ24610。
3.根据权利要求1所述的一种智能太阳能光伏电源系统，其特征在于，所述的微处理器设有电池保护模块、电池组均衡控制模块、库仑计及AD转换模块。
4.根据权利要求1所述的一种智能太阳能光伏电源系统，其特征在于，所述的MOSFET包括充电MOSFET、放电MOSFET。
5.根据权利要求3所述的一种智能太阳能光伏电源系统，其特征在于，所述的电池保护模块对锂离子电池组的电压及充放电电流进行监测：
若电压高于设定值，关闭充电MOSFET；
若电压低于设定值，关闭放电MOSFET；
若充放电电流超过设定值，关闭充电MOSFET和放电MOSFET。
6.根据权利要求3所述的一种智能太阳能光伏电源系统，其特征在于，所述的电池组均衡控制模块对锂离子电池组的电压进行连续监测。
7.根据权利要求3所述的一种智能太阳能光伏电源系统，其特征在于，所述的库仑计及AD转换模块对锂离子电池组的充放电电流进行连续监测，得到累计电池剩余电量。
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