CN102709973B - 一种具有蓄电池保护功能的风光互补系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有蓄电池保护功能的风光互补系统，包括风力发电机、太阳能电池板和蓄电池，其还包括：一充电控制电路，其能控制所述风力发电机和太阳能电池板为所述蓄电池充电；一第一电压、电流取样电路，其采集所述太阳能电池板输出的电流、电压信号以及所述风力发电机经整流后的输出电流、电压信号；一负载驱动电路，所述的蓄电池为该负载驱动电路供电；一第二电压、电流取样电路，其采集蓄电池输出端的电流、电压信号；以及一单片机；该单片机接收该第一、二取样电路采集的信号进行比较，并控制所述充电控制电路以及所述风力发电机的卸载模块工作。本发明具有风光互补充电功能，蓄电池放电率的管量而且能保证蓄电池设备的安全，延长蓄电池使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电池设备的安全、充电控制、负载自动变光控制领域，具体说就是一种风光互补控制器电池流量监测、充电控制、负载自动变光各功能模块组合,适应于各种风光互补控制器.利用风能和太阳进行电能、储能转化。风光互补控制器广范应用路灯照明、城市路灯、公路路灯、海上养殖照明、家庭照明等。
背景技术
在国内风光互补系统在实际运用中存在若干问题，南北气候差别大，风光互补运用环境局部受限，如：在城市道路风光互补受高建筑物、桥梁、树木遮挡，发电效率差。而且风光互补控制器对蓄电池保护都采用电压控制。蓄电池充、放电过程是化学变化过程。这样就存在蓄电池在白天停一段时间后会出现蓄电池电压虚高，导致控制器开启工作，使蓄电池过放损坏蓄电池，影响蓄电池寿命。也有的设计为了避免蓄电池过放而第二次开启电压设比较高，但这样又会带来充电时间过长，导致有一段时间负载不工作。目前风机卸载方面存在对整流桥瞬间承载大电流，影响整流桥使用寿命。本系统在交流一侧进行卸载，但不刹死风机通过流量监测维持一定的转速，这样能量最大化被储能。目前LED灯负载设定是固定模式，不能因蓄电池量多少而更变。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有蓄电池保护功能的风光互补系统，能实现风光互补充电，且能保证蓄电池设备的安全。
本发明采用以下方案实现：一种具有蓄电池保护功能的风光互补系统，包括风力发电机、太阳能电池板和蓄电池，其特征在于，还包括：
一充电控制电路，该充电控制电路控制所述风力发电机和太阳能电池板为所述蓄电池充电；
一第一电压、电流取样电路，该第一电压、电流取样电路采集所述太阳能电池板输出的电流、电压信号以及所述风力发电机经整流后的输出电流、电压信号；
一负载驱动电路，所述的蓄电池为该负载驱动电路供电；
一第二电压、电流取样电路，该第二电压、电流取样电路采集蓄电池输出端的电流、电压信号；以及
一单片机；该单片机控制所述的负载驱动电路工作，该单片机还接收所述第一电压、电流取样电路和第二电压、电流取样电路采集的信号进行分析处理，从而控制所述充电控制电路、蓄电池放电率的管理、所述风力发电机的卸载模块以及负载驱动电路工作。
在本发明一实施例中，所述单片机根据一预设时间记录采集的信号大小，该单片机根据第一电压、电流采样电路采集的信号的大小判断该系统周围的环境变化；该单片机根据第二电压、电流采样电路采集的信号大小，判断所述蓄电池被记录时刻的电压值，根据电压值计算该蓄电池白天充电值，然后结合充电值，控制负载驱动电路工作，以有效的控制蓄电池放电的深度。
在本发明一实施例中，所述环境变化包括晴天、阴雨天、白天和晚上。
在本发明一实施例中，所述的单片机是经一隔离电路控制所述卸载模块。
在本发明一实施例中，所述的充电控制电路包括浮充和正常充电两种控制状态，当单片机判断蓄电池处于充满状态，该充电控制电路则控制所述风力发电机以及太阳能电池板对蓄电池进行浮充；当单片机判断蓄电池为不满状态，该充电控制电路则控制所述风力发电机以及太阳能电池板对蓄电池进行充电。
在本发明一实施例中，所述的负载驱动电路为一LED灯组供电量。
本发明通过单片机控制，监测风力发电机、光伏板发电量和负载用电量进行相比较。跟据比值分析结果单片机自动判断，选择设定的功率供电。因为是电量的控制，把三个参数都考虑在内（电压、电流、时间）；而且是时时动态记录。避免蓄电池仅监测电压参数控制造成深度放电损坏蓄电池。此功能不受输入功率（充电设备）与输出功率（负载设备）限制。同时通过充电流量监测对风机卸载采用“软刹车”控制，避免在高速运转带来惯性、机械振动造成叶片损伤又很好的将能量利用。本发明有效延长蓄电池使用寿命、风机卸载“软刹车”、负载自动变光照明更持久。
附图说明
图1是本发明电路结构原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本实施例提供一种具有蓄电池保护功能的风光互补系统，包括风力发电机、太阳能电池板和蓄电池，其特征在于，还包括：
一充电控制电路，该充电控制电路控制所述风力发电机和太阳能电池板为所述蓄电池充电；
一第一电压、电流取样电路，该第一电压、电流取样电路采集所述太阳能电池板输出的电流、电压信号以及所述风力发电机经整流后的输出电流、电压信号；
一负载驱动电路，所述的蓄电池为该负载驱动电路供电；
一第二电压、电流取样电路，该第二电压、电流取样电路采集蓄电池输出端的电流、电压信号；以及
一单片机；该单片机控制所述的负载驱动电路工作，该单片机还接收所述第一电压、电流取样电路和第二电压、电流取样电路采集的信号进行分析处理，从而控制所述充电控制电路、蓄电池放电率的管理、所述风力发电机的卸载模块以及负载驱动电路工作。
较佳的，本发明所述所述的充电控制电路包括浮充和正常充电两种控制状态，当单片机判断蓄电池处于充满状态，该充电控制电路则控制所述风力发电机以及太阳能电池板对蓄电池进行浮充；当单片机判断蓄电池为不满状态，该充电控制电路则控制所述风力发电机以及太阳能电池板对蓄电池进行充电。
具体的说，本发明系统的工作可分为四个部分：
第一部分：风力发电机（U、W、V）经过整流后，再经电流电压取样送到单片机。当单片机检测蓄电池充电满，单片机则控制风力发电机机卸荷。太阳能电池板在白天日照下电流经取样模块送到单片机。对蓄电池充电，该蓄电池充满后，所述充电控制电路则用较小的电流转为浮充。当太阳下山日照减弱随着电流减小，如果小于设定值，则单片机控制负载驱动电路工作，开启LED灯照明（这里负载我们以LED灯为例）。
第二部分：
太阳能电池板、风力发电机通过分流电阻取样和读取电压，系统提供基准时间在单片机运算。单片机根据负载取样电流、电压计算并比较得出一个数值，再与系统设置值判断选择对应的负载工作。这样有效解决系统对蓄电池电压控制不足，而影响蓄电池使用寿命的问题。
第三部分：
当单片机检测到风力发电机频率高于设定值时，该风机频率可以通过检测该风力发电机的输出电流和电压值得到，根据该值的大小判定，单片机输出脉冲信号经过光耦隔离模块驱动卸载风机模块。
第四部分：
当蓄电池充满后，单片机检测识别后，控制所述充电控制电路自动转为浮充，在浮充过程可以补偿蓄电自放电和控制器待机消耗电量，保持蓄电池储存电量的饱满。当负载电流大于浮充电流，单片机自动检测识别后，退出浮充转为充电状态。
本发明所述单片机可以根据一预设时间记录采集的信号大小，该单片机根据第一电压、电流采样电路采集的信号的大小判断该系统周围的环境变化，该环境变化包括晴天、阴雨天、白天和晚上；由于传统控制器负载输出是固定的，当天发电情况（晴、阴）没有监控，只要高于放电保护点电压，负载就开始工作，这样会严重影响蓄电池的使用寿命。然而本发明克服该了缺点，其单片机根据第二电压、电流采样电路采集的信号大小，判断所述蓄电池被记录时刻的电压值，根据电压值计算该蓄电池白天充电值，然后结合充电值，控制负载驱动电路工作，以有效的控制蓄电池放电的深度。具体的说，本系统可以依据当天充电电量多少，来自动转换晚上负载出输功率大小。比如传统控制按固定程序执行，当蓄电池电压高于保护点电压11.2V（12V系统为例）就输出负载电压，当低于放电保护点11.2V关闭负载输出。而本系统还依据负载输出的第二电压、电流取样模块采集的信号，来识别负载功率大小，进而改变蓄电池充、放保护点，即蓄电池放电深度（放电率）。本系统能根据设定的值，自动转换不同负载蓄电池放电率不同，也就是根据负载切换不同保护点电压。有效延长蓄电池使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种具有蓄电池保护功能的风光互补系统，包括风力发电机、太阳能电池板和蓄电池，其特征在于，还包括：
一充电控制电路，该充电控制电路控制所述风力发电机和太阳能电池板为所述蓄电池充电；
一第一电压、电流取样电路，该第一电压、电流取样电路采集所述太阳能电池板输出的电流、电压信号以及所述风力发电机经整流后的输出电流、电压信号；
一负载驱动电路，所述的蓄电池为该负载驱动电路供电；
一第二电压、电流取样电路，该第二电压、电流取样电路采集蓄电池输出端的电流、电压信号；以及
一单片机；该单片机控制所述的负载驱动电路工作，该单片机还接收所述第一电压、电流取样电路和第二电压、电流取样电路采集的信号进行分析处理，从而控制所述充电控制电路、蓄电池放电率的管理、所述风力发电机的卸载模块以及负载驱动电路工作；所述单片机根据一预设时间记录采集的信号大小，该单片机根据第一电压、电流采样电路采集的信号的大小判断该系统周围的环境变化；该单片机根据第二电压、电流采样电路采集的信号大小，判断所述蓄电池被记录时刻的电压值，根据电压值计算该蓄电池白天充电值，然后结合充电值，控制负载驱动电路工作，以有效的控制蓄电池放电的深度。
2.根据权利要求1所述的具有蓄电池保护功能的风光互补系统，其特征在于：所述环境变化包括晴天、阴雨天、白天和晚上。
3.根据权利要求1所述的具有蓄电池保护功能的风光互补系统，其特征在于：所述的单片机是经一隔离电路控制所述卸载模块。
4.根据权利要求1所述的具有蓄电池保护功能的风光互补系统，其特征在于：所述的充电控制电路包括浮充和正常充电两种控制状态，当单片机判断蓄电池处于充满状态，该充电控制电路则控制所述风力发电机以及太阳能电池板对蓄电池进行浮充；当单片机判断蓄电池为不满状态，该充电控制电路则控制所述风力发电机以及太阳能电池板对蓄电池进行充电。
5.根据权利要求1所述的具有蓄电池保护功能的风光互补系统，其特征在于：所述的负载驱动电路为一LED灯组提供电量。
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