CN105186665A - 一种风光互补路灯控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风光互补路灯控制系统，包括蓄电池、充电控制单元、负载控制单元；充电控制单元输入端用于连接太阳能电池和风力发电机，输出端连接蓄电池；负载控制单元输入端连接蓄电池，输出端用于连接负载；还包括稳压单元；所述稳压单元包括两个串联的TVS管；所述蓄电池与稳压单元反向并联，所述稳压单元的串联TVS管的连接处作为输出端用于控制连接充电控制单元进行/停止充电和负载控制单元连接/断开负载。通过两个串联的TVS管串联组成稳压单元，稳压单元与蓄电池反向并联后输出控制连接充电控制单元进行/停止充电和负载控制单元连接/断开负载，实现了风光互补路灯控制系统的稳压控制，能够有效地防止敏感元件的电压击穿或烧毁。

Description

一种风光互补路灯控制系统
技术领域
本发明属于风光互补供电领域，具体涉及一种风光互补路灯控制系统。
背景技术
目前，能源与环境问题已成为可持续发展面临的主要问题，建立资源节约型和环境友好型社会已成为我国的核心发展战略。太阳能和风能作为重要的可再生能源，具有清洁干净、来源广泛等优点，它们作为绿色环保新能源虽然暂时不能够完全取代煤炭和石油，但从一定程度上可以减少煤炭和石油的用量，是适应时代发展和环保需求的新能源。近年来，小型的太阳能和风能的应用得到了快速地发展，作为其重要应用，风光互补路灯有着广泛地应用前景。
与常规路灯相比，风光互补路灯能够免除电缆铺线工程，无需大量供电设施建设。市电照明工程作业程序复杂，缆沟开挖、敷设暗管、管内穿线、回填等基础工程，需要大量人力资源；同时，变压器、配电柜、配电板等大批量电气设备，也要耗费大量财力。风光互补路灯则不会，每个路灯都是单独个体，无需铺缆，无需大批量电气设备，能够有效节约资源。
个别损坏不影响全局，不受大面积停电影响。由于常规路灯是电缆连接，很可能会因为个体的问题，而影响整个供电系统。风光互补路灯采用分布式独立发电系统，个别损坏不会影响其他路灯的正常运行，即使遇到大面积停电，也不会影响照明。
智能控制，免除人工操作，施工简单，维护方便。风光互补路灯由智能控制器控制，可分为时控、光控两种自动控制方式，兼具安全性和经济性；自身独立一体的供电系统，不受大面积电路施工干扰，工序简单，工期短，维护更加方便。
现有技术中的风光互补路灯控制系统，虽然具有过压保护功能，但不能实现稳压。在太阳光比较强烈或风速较大天气下进行检修时，如果工作人员疏忽先将蓄电池连接断开，由于蓄电池的电压比太阳能电池和风力发电机的开路电压小很多，会因失去蓄电池的电压钳制作用而导致工作电压急剧升高，造成敏感元件的电压击穿或烧毁，带来不可估量的经济损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种风光互补路灯控制系统，用以解决现有技术中的风光互补路灯控制系统不能实现稳压的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
一种风光互补路灯控制系统，包括蓄电池、充电控制单元、负载控制单元；充电控制单元输入端用于连接太阳能电池和风力发电机，输出端连接蓄电池；负载控制单元输入端连接蓄电池，输出端用于连接负载；还包括稳压单元；所述稳压单元包括两个串联的TVS管；所述蓄电池与稳压单元反向并联，所述稳压单元的串联TVS管的连接处作为输出端用于控制连接充电控制单元进行/停止充电和负载控制单元连接/断开负载。
所述充电控制单元内部包括整流电路、调压电路和防反电路；整流电路用于连接风力发电机，调压电路用于连接太阳能电池；所述整流电路、调压电路分别连接防反电路，通过防反电路连接蓄电池。
所述输出端产生的输出信号与充电控制单元的充电控制信号比较，产生用于控制充电控制单元停止/充电的控制信号；所述输出端产生的输出信号与负载控制单元的负载控制信号比较，产生用于控制负载控制单元连接/断开负载。
所述输出端连接控制器，控制器控制连接充电控制单元和负载控制单元。
所述控制器是单片机。
本发明的有益效果是：通过两个串联的TVS管串联组成稳压单元，稳压单元与蓄电池反向并联后输出控制连接充电控制单元进行/停止充电和负载控制单元连接/断开负载，实现了风光互补路灯控制系统的稳压控制，能够有效地防止敏感元件的电压击穿或烧毁，避免不必要的经济损失。
同时，具有结构简单，保护动作迅速，功能可靠性高的特点。工作人员进行检修时，无须再严格执行先断开蓄电池连接的操作步骤，大大提高了可操作性。能够有效地避免因长期腐蚀或安装不可靠造成的蓄电池连接处接触不良，进而形成的蓄电池开路现象造成的损坏。
附图说明
图1是本发明实施例1的原理示意图；
图2是本发明实施例2的原理示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明实施例1的风光互补路灯控制系统包括蓄电池、充电控制单元、以及负载控制单元和稳压单元；稳压单元包括两个串联的TVS管TVS1和TVS2。所述蓄电池与稳压单元反向并联，即蓄电池的正极连接TVS1管的阴极，蓄电池的负极连接TVS2管的阳极。TVS1与TVS2的连接处作为输出端连接充电控制单元和负载控制单元。充电控制单元输入端连接太阳能电池和风力发电机，其输出端连接蓄电池。负载控制单元输入端连接蓄电池，输出端连接负载。
充电控制单元的充电控制信号与稳压单元的输出信号组成充电控制逻辑信号，实现太阳能电池或风力发电机对蓄电池的充电控制。相应的控制电路由比较器、驱动器构成，比较器输入连接稳压单元和充电控制单元，输出逻辑信号，逻辑信号通过驱动器产生驱动信号控制太阳能电池和风力发电机充电或停止充电。
负载控制单元的负载控制信号与稳压单元的输出信号组成负载控制逻辑信号，控制负载工作。相应的控制电路由比较器、驱动器构成，比较器输入连接稳压单元和负载控制单元，输出逻辑信号，逻辑信号通过驱动器产生驱动信号控制连接或断开负载。
其中，稳压单元的输出信号是TVS2的稳定电压信号。当稳压单元输出的信号为低电平时，充电控制信号与稳压单元的输出信号组成充电控制逻辑信号控制太阳能电池或风力发电机对蓄电池的充电；负载控制信号与稳压单元的输出信号组成负载控制逻辑信号控制负载工作。当稳压单元输出信号为高电平时，稳压单元的输出信号使得充电控制逻辑信号和负载控制逻辑信号无效，充电控制单元停止充电，负载控制单元断开负载。
在蓄电池进行充电情况下，如果先将蓄电池连接断开，由于蓄电池的电压比太阳能电池和风力发电机的开路电压小很多，会因失去蓄电池的电压钳制作用而导致工作电压急剧升高，由于TVS1的击穿电压和TVS2的击穿电压之和小于受保护元件的耐压值，因此，TVS1和TVS2被击穿导通。TVS2导通后，使得充电控制逻辑信号和负载控制逻辑信号无效，充电控制单元停止充电，负载控制单元断开负载，快速可靠地实现蓄电池开路保护功能。
充电控制和负载控制的关断可在数微秒内完成，TVS1和TVS2能以皮秒量级的速度导通将工作电压稳定在安全电压范围内，TVS管能承受数毫秒时长的非常大的浪涌电流，因此，TVS不会因为长期导通而损坏。
在上述实施例中，所述充电控制单元内部包括整流电路、调压电路和防反电路；整流电路连接风力发电机，调压电路连接太阳能电池；整流电路、调压电路分别连接防反电路，通过防反电路连接蓄电池。
实施例2
如图2所示，本发明实施例2的风光互补路灯控制系统包括蓄电池、充电控制单元、负载控制单元、以及控制器和稳压单元；稳压单元包括两个串联的TVS管TVS1和TVS2。所述蓄电池与稳压单元反向并联，即蓄电池的正极连接TVS1管的阴极，蓄电池的负极连接TVS2管的阳极。TVS1与TVS2的连接处作为输出端连接控制器，控制器控制连接充电控制单元和负载控制单元。充电控制单元输入端连接太阳能电池和风力发电机，其输出端连接蓄电池。负载控制单元输入端连接蓄电池，输出端连接负载。
控制器结合稳压单元的输出信号产生充电控制信号，实现太阳能电池或风力发电机对蓄电池的充电控制。控制器结合稳压单元的输出信号产生负载控制信号，控制负载工作。其中，稳压单元的输出信号是TVS2的稳定电压信号。当稳压单元输出的信号为低电平时，控制器产生的充电控制信号控制太阳能电池或风力发电机对蓄电池的充电；控制器产生的负载控制信号控制负载工作。当稳压单元输出信号为高电平时，控制器不产生充电控制信号和负载控制信号，充电控制单元停止充电，负载控制单元断开负载。
在上述实施例中，所述控制器是单片机，作为其他实施方式，所述控制器是其他类型的控制器。

Claims (5)

1.一种风光互补路灯控制系统，包括蓄电池、充电控制单元、负载控制单元；充电控制单元输入端用于连接太阳能电池和风力发电机，输出端连接蓄电池；负载控制单元输入端连接蓄电池，输出端用于连接负载；其特征在于：还包括稳压单元；所述稳压单元包括两个串联的TVS管；所述蓄电池与稳压单元反向并联，所述稳压单元的串联TVS管的连接处作为输出端用于控制连接充电控制单元进行/停止充电和负载控制单元连接/断开负载。
2.根据权利要求1所述的风光互补路灯控制系统，其特征在于：所述充电控制单元内部包括整流电路、调压电路和防反电路；整流电路用于连接风力发电机，调压电路用于连接太阳能电池；所述整流电路、调压电路分别连接防反电路，通过防反电路连接蓄电池。
3.根据权利要求1所述的风光互补路灯控制系统，其特征在于：所述输出端产生的输出信号与充电控制单元的充电控制信号比较，产生用于控制充电控制单元停止/充电的控制信号；所述输出端产生的输出信号与负载控制单元的负载控制信号比较，产生用于控制负载控制单元连接/断开负载。
4.根据权利要求1所述的风光互补路灯控制系统，其特征在于：所述输出端连接控制器，控制器控制连接充电控制单元和负载控制单元。
5.根据权利要求4所述的风光互补路灯控制系统，其特征在于：所述控制器是单片机。
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