CN102386809A - 离网智能型光伏控制器 - Google Patents
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Abstract
一种离网智能型光伏控制器，包括功率板、主控板、通信监控板和人机交互板。所述功率板上设有输入滤波电路，输入输出电路间连有Buck降压电路；所述主控板上设有DSP主控电路、信号采样处理电路和蓄电池温度采集电路，该信号采样处理电路包括电压采样处理电路和电流采样处理电路；所述人机交互板上设有触摸屏、指示灯。所述DSP主控电路通过A/D分别与电压和电流采样处理电路相连，同时所述DSP主控电路还通过ePWM分别与Buck降压电路相连，同时所述DSP主控电路还通过SPIA与蓄电池温度采集电路相连。本发明带来的有益效果是：（1）数字控制方式，易于维护、可升级软件、控制精度高、实时性好；（2）恒流、恒压、浮充三阶段智能充电管理，提高光伏利用率；（3采用Buck电路实现降压，大大降低了控制器的体积和重量；（3）能对运行数据检测与遥控等功能；（4）新颖的可视化界面和安全密钥，采用TFT触摸屏显示控制器运行时各个电量参数，直观性更好；并通过触摸屏实现控制器参数的设定修改。
Description
技术领域
本发明涉及光伏控制器领域，尤其是一种离网智能型光伏控制器。
背景技术
目前大部分控制器均使用性能较低的主控芯片，人机交互多采用键盘输入，因而存在输出电压精度低、输出波形差、转换效率不高、系统可靠性低、调试维护困难、器件易老化、易受环境影响产生温漂、控制系统稳定性差、制造成本高、产品软件升级困难以及监控通信功能有限、安全可靠性差等缺点，不能满足社会发展的要求。
发明内容
本发明技术任务是针对上述技术中不足，提供一种离网智能型光伏控制器。
本发明解决技术问题所采用技术方案是：包括功率板、主控板、通信监控板和人机交互板。所述功率板上设有输入滤波电路，输入输出电路间连有Buck降压电路；所述主控板上设有DSP主控电路、信号采样处理电路和蓄电池温度采集电路，该信号采样处理电路包括电压采样处理电路和电流采样处理电路；所述人机交互板上设有触摸屏、指示灯。所述DSP主控电路通过A/D分别与电压和电流采样处理电路相连，同时所述DSP主控电路还通过ePWM分别与Buck降压电路相连，同时所述DSP主控电路还通过SPIA与蓄电池温度采集电路相连。
所述Buck电路上还设有过热保护电路，过热保护采用热敏电阻检测控制器功率器件的温度，使得随着温度的升高风扇转速越来越快，当控制器散热片温度降到一定值时停止风扇转动，降低损耗。
所述通讯监控板上设有单片机通信主控电路、通讯电路、机箱温度采集电路，其中单片机通信主控电路和DSP主控电路通过SPIB通信接口相连完成上下行数据通信。通讯电路上设有RS485通讯电路和GSM/GPRS通讯电路，其中RS485、GSM/GPRS通讯可以将采集的数据上传到PC机等上位机，可以实现运行数据检测和遥控。
本发明所能带来的有益效果是：
（1）功能齐全。采用DSP 28035芯片和STC单片机作为主控芯片，数字控制方式，易于维护、可升级软件、控制精度高、实时性好，提高了系统的可靠性；
（2）本发明具有对蓄电池的三阶段智能充电管理，即：① 恒流充电阶段，②恒压充电阶段，③ 浮充充电阶段，其中在恒流充电阶段加入MPPT功能，实现光伏电池的最大功率点跟踪，提高光伏利用率；
（3）本发明采用Buck电路实现降压，由于没有变压器的存在，大大降低了控制器的体积和重量，外形美观、体积小；
（3）通讯功能强，能够通过RS485接口实现现场监控模块和GSM/GPRS模块对运行数据检测与遥控等功能；
（4）新颖的可视化界面和安全密钥，采用TFT触摸屏显示控制器运行时各个电量参数，直观性更好；并通过触摸屏实现控制器参数的设定修改，并具有了设置权限密钥管理。
附图说明
图1为本发明的原理结构框图；
图2为功率板电路原理图；
图3为主控板电路原理图；
图4为信号采样处理电路原理图
图5为蓄电池温度采样电路原理图
图6为功率器件自动作保护关系图；
图7为监控通讯板电路原理图；
图8为人机交互板电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做以下详细说明：
如图1所示，离网智能型光伏控制器，包括功率板、主控板和通信监控板。所述功率板上设有输入滤波电路、输入输出电路间连有Buck降压电路；所述主控板上设有DSP主控电路和信号采样处理电路，该信号采样处理电路包括电压采样处理电路和电流采样处理电路；所述通信监控板上有单片机通信主控电路和通讯电路；所述人机交互板上设有触摸屏、指示灯。所述主控板DSP主控电路通过A/D分别与电压和电流采样处理电路相连，同时所述主控板DSP主控电路还通过ePWM与Buck降压电路相连同时所述DSP主控电路还通过SPIA与蓄电池温度采集电路相连。
图2为功率板主电路原理图，直流电压经过输入滤波电路滤波后，通过Buck电路降压，变为幅值稳定的电压，给负载和蓄电池进行供电。所述Buck电路上还设有过热保护电路，过热保护采用热敏电阻检测控制器功率器件的温度，随着温度的升高风扇转速越来越快，当散热片温度降到一定值时停止风扇转动，降低损耗。本发明采用Buck电路降压的方式，由于不需要变压器，大大降低了控制器的体积和重量。
图3为主控板主控电路原理图。主控板主控电路主要包括快速高效的DSP控制器（TMS320F28035）、信号采样电路和蓄电池温度采集电路。图中，JP4为编程接口，可以通过该接口在出厂后方便地进行系统程序的更新。DSP主控电路为主控板的核心部件，它负责采集信号采样电路传来的各路模拟信号，并进行数据处理，根据需要实时改变输出PWM脉冲的宽度，进而改变输出电压的幅值，同时为显示提供必要的内、外部信息，通过显示电路将控制器的运行参数实时的显示出来，并接收显示模块、通讯模块的指令，按照要求进行信息传输、控制等。
图4为信号采样处理电路原理图。本发明主要对光伏控制器的输入电压、输入电流、Buck电路输出电压、输出电流以及负载电流进行采样。控制器输入电压和Buck电路输出电压都为直流电压，本发明中采用直流霍尔电压传感器进行采样，然后经过电压跟随器接入DSP28035的A/D输入端。直流电流采样采用直流电流霍尔传感器进行采样，然后经过电压跟随器接入DSP28035的A/D输入端。
图5为蓄电池温度采样电路原理图。发明具备对蓄电池充放电进行温度补偿的功能，需要对蓄电池温度进行采集，本发明中蓄电池温度采样电路采用热电偶进行温度采样接入DSP28035的SPIA输入端，主控板将根据采集的蓄电池温度对蓄电池的充放电管理进行一定的温度补偿。。
图6为功率器件自动作保护关系图。如图所示，包括直流输入侧过压保护和欠压保护，直流输出侧过载保护和短路保护，都可以通过控制器自身的DSP和功率器件实现。当出现直流输入欠压、直流输入过压、输出过载以及输出短路四种故障之一时，主控板主控电路禁止PWM脉冲输出，使功率器件关断，从而达到保护控制器的目的。
图7为通信监控主板电路原理图。所述通信监控主板上设有单片机通信主控电路、通讯电路、机箱温度采集电路，其中单片机通信主控电路实现和DSP主控电路的数据交换；通讯电路包括RS485现场监控和GSM/GPRS通讯电路，可以将通信主控电路从和DSP主控电路获取的控制器运行信息上传到PC机等上位机，还可以实现运行数据检测和遥控。机箱温度采集电路采集机箱温度，实现对控制器机箱的过热保护。
图8为人机交互板电路原理图，包括触摸屏、指示灯等。触摸屏显示模块与主控板主控电路之间采用TTL电平进行通讯，无需任何通讯收发器芯片，简单可靠。
综上所述，本发明采用DSP28035芯片和STC单片机作为主控芯片，控制系统的性能大大提高，易于维护、软件可升级、控制精度高、实时性好，提高了系统的可靠性。本发明设了结合MPPT的三阶段智能充电模式：① 恒流充电阶段，②恒压充电阶段，③浮充充电阶段。在第一阶段恒流充电阶段中加入MPPT充电过程，这些功能可以满足各种用电设备的要求。
同时本发明采用先Buck电路降压，由于没有变压器的存在，大大降低了控制器的体积和重量，外形美观、体积小，且输入电压范围宽、输出精度好、波形质量好。另外本发明通讯功能强，能够实现运行数据检测与遥控等功能，另外采用了TFT+LCD显示控制器运行时各个电路参数，形成良好的可视化界面，直观性更好。
Claims (3)
1.离网智能型光伏控制器，其特征在于：包括功率板、主控板、通信监控板和人机交互板，所述功率板上设有输入滤波电路，输入输出电路间连有Buck降压电路；所述主控板上设有DSP主控电路、信号采样处理电路和蓄电池温度采集电路，该信号采样处理电路包括电压采样处理电路和电流采样处理电路；所述人机交互板上设有触摸屏、指示灯；所述通讯监控板上设有单片机通信主控电路、通讯电路、机箱温度采集电路，其中单片机通信主控电路和DSP主控电路通过SPI通信接口相连完成上下行数据通信。
2.根据权利要求1所述的离网智能型光伏控制器，其特征在于：所述Buck电路上还设有过热保护电路。
3.根据权利要求1所述的离网智能型光伏控制器，其特征在于：所述DSP主控电路采用TMS320F28035芯片。
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|---|---|---|---|
| CN2011103616295A CN102386809A (zh) | 2011-11-15 | 2011-11-15 | 离网智能型光伏控制器 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN102386809A true CN102386809A (zh) | 2012-03-21 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Country | Link |
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| CN (1) | CN102386809A (zh) |
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN102723905A (zh) * | 2012-06-12 | 2012-10-10 | 山东圣阳电源股份有限公司 | 一种离网智能型风机控制器 |
| CN105790699A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-07-20 | 安徽灿邦电气有限公司 | 一种新型光伏控制器 |
| CN111371394A (zh) * | 2020-04-15 | 2020-07-03 | 界首市谷峰光伏科技有限公司 | 一种浮力控制面板朝向的漂浮式太阳能电板 |
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2011
- 2011-11-15 CN CN2011103616295A patent/CN102386809A/zh active Pending
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| CN105790699A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-07-20 | 安徽灿邦电气有限公司 | 一种新型光伏控制器 |
| CN111371394A (zh) * | 2020-04-15 | 2020-07-03 | 界首市谷峰光伏科技有限公司 | 一种浮力控制面板朝向的漂浮式太阳能电板 |
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