CN105846707A - 一种基于剩余电量监控的电压检测型太阳能逆变系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于剩余电量监控的电压检测型太阳能逆变系统，其特征在于，主要由太阳能电池组，与太阳能电池组相连接的蓄电池，分别与蓄电池相连接的直流稳压器和电压采集电路，分别与直流稳压器相连接的直流滤波器和逆变单元等组成。本发明设置有交流电压检测模块，其可以检测逆变单元所输出的交流电压，并通过显示器显示，人们可以实时监控逆变单元所输出电压的大小，防止电压过高或过低而影响用电器正常工作。本发明可以对蓄电池内的电量进行检测，因此可以实时了解蓄电池内的电量，避免使用的过程中因电量过低而损坏用电器。

Description

一种基于剩余电量监控的电压检测型太阳能逆变系统
技术领域
本发明涉及一种逆变系统，具体是指一种基于剩余电量监控的电压检测型太阳能逆变系统。
背景技术
目前家庭用电一般是由电网供电，然而在一些电网没有架设或者经常停电的地区，生活用电就存在较大的困难。随着逆变技术的发展，应用蓄电池来提供生活用电已成为可能，特别在一些日照充足的地区，采用太阳能充电技术将太阳能转换为电能储存于蓄电池，用电时再将蓄电池输出的直流电转换为交流电供家庭使用，从而可以解决无法采用电网供电的缺陷。然而，现有逆变系统的转换效率过低，无法满足人们的生活需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有逆变系统的转换效率低的缺陷，提供一种基于剩余电量监控的电压检测型太阳能逆变系统。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于剩余电量监控的电压检测型太阳能逆变系统，主要由太阳能电池组，与太阳能电池组相连接的蓄电池，分别与蓄电池相连接的直流稳压器和电压采集电路，分别与直流稳压器相连接的直流滤波器和逆变单元，与逆变单元相连接的交流电压检测模块，与交流电压检测模块相连接的第二显示器，与电压采集电路相连接的单片机，以及与单片机相连接的第一显示器组成。
进一步的，所述的电压采集电路由与非门A1，与非门A2，三极管VT5，三极管VT6，三极管VT7，一端与与非门A1的正极相连接、另一端则与蓄电池相连接的电阻R14，N极与与非门A2的正极相连接、P极则经电阻R18后与与非门A1的输出端相连接的二极管D8，一端与与非门A1的正极相连接、另一端则与二极管D8的P极相连接的电阻R17，正极与与非门A1的输出端相连接、负极则与三极管VT5的基极相连接的电容C11，N极与三极管VT6的基极相连接、P极则顺次经电阻R16和电阻R15后与与非门A1的负极相连接的二极管D9，串接在与非门A2的负极与三极管VT6的发射极之间的电阻R19，以及正极与与非门A2的输出端相连接、负极则与单片机相连接的电容C12组成；所述电阻R15和电阻R16的连接点接地；所述三极管VT5的发射极与二极管D8的P极相连接、其集电极则与二极管D9的P极相连接；所述与非门A2的负极与二极管D9的P极相连接的同时接地；所述三极管VT7的发射极与电容C12的负极相连接、其基极则与三极管VT6的发射极相连接、其集电极则与三极管VT6的集电极相连接的同时接地。
所述交流电压检测模块由检测芯片U1，三极管VT4，场效应管MOS3，电容C8，N极与检测芯片U1的IN+管脚相连接、P极则与电容C8的正极共同形成该交流电压检测模块的输入端的二极管D6，正极与二极管D6的P极相连接、负极则顺次经电阻R9和电阻R10后与检测芯片U1的GND管脚相连接的同时接地的电容C7，P极与检测芯片U1的PROG管脚相连接、N极则经电阻R11后与场效应管MOS3的源极相连接的二极管D7，正极与检测芯片U1的IOUT管脚相连接、负极则与场效应管MOS3的栅极相连接的电容C10，串接在场效应管MOS3的漏极和三极管VT4的发射极之间的电阻R13，以及正极与检测芯片U1的PROG管脚相连接、负极则经电阻R12后与三极管VT4的集电极相连接的电容C9组成；所述检测芯片U1的IN-管脚与电容C8的负极相连接、AVG管脚与电阻R9和电阻R10的连接点相连接、其SENSE管脚则与场效应管MOS3的源极相连接；所述三极管VT4的集电极与检测芯片U1的SENSE管脚相连接、其发射极接地、其基极则与场效应管MOS3的漏极相连接；所述三极管VT4的集电极和发射极共同形成该交流电压检测模块的输出端并与第二显示器相连接；所述交流电压检测模块的输入端与逆变单元的输出端相连接。
所述逆变单元由变压器T，与变压器T的原边电感线圈相连接的功率放大电路，与功率放大电路相连接的逆变电路，以及与变压器T的副边电感线圈相连接的交流输出电路组成；所述功率放大电路的输入端与直流稳压器相连接。
所述逆变电路由控制芯片U，放大器P，场效应管MOS1，正极经电阻R3后与控制芯片U的VCC管脚相连接、负极接地的电容C1，N极与控制芯片U的VREF管脚相连接、P极则与控制芯片U的FB管脚相连接的二极管D1，正极经电阻R1后与控制芯片U的SS管脚相连接、负极则经电阻R2后与场效应管MOS1的源极相连接的电容C2，正极与二极管D1的P极相连接、负极则与电容C2的负极相连接的电容C3，P极与控制芯片U的OUT管脚相连接、N极则与功率放大电路相连接的二极管D2，与二极管D2相并联的电阻R4，正极与放大器P的负极相连接、负极则与电容C2的负极相连接的电容C4，以及正极与功率放大电路相连接、负极则与电容C2的负极相连接的电容C5组成；所述电容C1的正极分别与直流稳压器和功率放大电路相连接；所述控制芯片U的RT/CT管脚与二极管D1的P极相连接、其IS管脚则与场效应管MOS1的漏极相连接、其GND管脚接地；所述放大器P的输出端与场效应管MOS1的栅极相连接、其正极则与场效应管MOS1的漏极相连接。
所述功率放大电路由三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，场效应管MOS2，串接在三极管VT1的基极和集电极之间的电阻R5，N极与三极管VT1的基极相连接、P极则与场效应管MOS2的漏极相连接的稳压二极管D3，一端与场效应管MOS2的源极相连接、另一端接地的电阻R6，串接在三极管VT1的发射极和VT2的基极之间的电阻R7，以及串接在三极管VT1的发射极和三极管VT3的基极之间的电阻R8组成；所述三极管VT1的集电极与电容C1的正极相连接；所述场效应管MOS2的栅极与二极管D2的N极相连接、源极则与电容C5的正极相连接；所述三极管VT2的基极与电容C5的正极相连接、其集电极与三极管VT3的发射极相连接的同时接地、其发射极则与三极管VT3的基极相连接；所述变压器T的原边电感线圈的同名端与三极管VT1的集电极相连接、其非同名端则与三极管VT3的集电极相连接。
所述交流输出电路由电容C6，二极管D4以及稳压二极管D5组成；所述二极管D4的P极与变压器T的副边电感线圈的同名端相连接；所述电容C6的正极与变压器T的副边电感线圈的非同名端相连接、负极则与二极管D4的N极相连接；所述稳压二极管D5的P与二极管D4的N极相连接、其N极则与二极管D6的P极相连接；所述电容C6的正极则与电容C8的正极相连接。
所述控制芯片U为FAN7554集成芯片，所述检测芯片U1为LT1620集成芯片。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明采用太阳能来发电，太阳能资源没有枯竭危险，且资源分布广泛，使用起来绿色环保，适合广泛推广。
(2)本发明设置有交流电压检测模块，其可以检测逆变单元所输出的交流电压，并通过第二显示器显示，人们可以实时监控逆变单元所输出电压的大小，防止电压过高或过低而影响用电器正常工作。
(3)本发明可以对蓄电池内的电量进行检测，因此可以实时了解蓄电池内的电量，避免使用的过程中因电量过低而损坏用电器。
(4)本发明可以同时给直流负载和交流负载进行供电，提高了应用范围。
(5)本发明的逆变单元用于把直流转换为交流，其逆变效率高，逆变过程中电能损耗小，提高了电能的利用率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的逆变单元的电路结构示意图。
图3为本发明的交流电压检测模块的电路图。
图4为本发明的电压采集电路的结构图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。
实施例
如图1所示，本发明的基于剩余电量监控的电压检测型太阳能逆变系统，主要由太阳能电池组，与太阳能电池组相连接的蓄电池，分别与蓄电池相连接的直流稳压器和电压采集电路，分别与直流稳压器相连接的直流滤波器和逆变单元，与逆变单元相连接的交流电压检测模块，与交流电压检测模块相连接的第二显示器，与电压采集电路相连接的单片机，以及与单片机相连接的第一显示器组成。
其中，该太阳能电池组用于把太阳能转换为电能，使用时其需设置在光照的地方。该蓄电池用于储存太阳能电池输出的电能。直流稳压器可以对蓄电池输出的电压进行处理，处理后的电压更加稳定，其优先采用上海稳华电源设备有限公司生产的WYJ型直流稳压器来实现。该直流滤波器可以使直流稳压器输出的波形更加平稳，其优先采用深圳市言必信科技有限公司生产的YB-D系列直流滤波器来实现，该直流滤波器的输出端接直流用电负载。交流电压检测模块用于检测逆变单元所输出的交流电压。所述电压采集电路用于采集蓄电池内的电压信号并发送给单片机。单片机则通过电压采集电路输出的信号计算出蓄电池的剩余电量，并通过第一显示器直观的显示出来。该单片机优先采用C8051F330单片机，该第一显示器则与该C8051F330单片机的P1.4管脚相连接，该电压采集电路的输出端则与C8051F330单片机的P1.6/ADC管脚相连接。
该逆变单元的结构如图2所示，其由变压器T，与变压器T的原边电感线圈相连接的功率放大电路，与功率放大电路相连接的逆变电路，以及与变压器T的副边电感线圈相连接的交流输出电路组成；所述功率放大电路的输入端与直流稳压器相连接。
其中，该逆变电路可以高效的把直流电逆变为交流电，其由控制芯片U，放大器P，场效应管MOS1，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，电容C5，二极管D1以及二极管D2组成。
连接时，电容C1的正极经电阻R3后与控制芯片U的VCC管脚相连接、其负极接地。二极管D1的N极与控制芯片U的VREF管脚相连接、其P极则与控制芯片U的FB管脚相连接。电容C2的正极经电阻R1后与控制芯片U的SS管脚相连接、其负极则经电阻R2后与场效应管MOS1的源极相连接。电容C3的正极与二极管D1的P极相连接、其负极则与电容C2的负极相连接。二极管D2的P极与控制芯片U的OUT管脚相连接、其N极则与功率放大电路相连接。电阻R4与二极管D2相并联。电容C4的正极与放大器P的负极相连接、其负极则与电容C2的负极相连接。电容C5的正极与功率放大电路相连接、其负极则与电容C2的负极相连接。
所述电容C1的正极分别与直流稳压器和功率放大电路相连接。所述控制芯片U的RT/CT管脚与二极管D1的P极相连接、其IS管脚则与场效应管MOS1的漏极相连接、其GND管脚接地。所述放大器P的输出端与场效应管MOS1的栅极相连接、其正极则与场效应管MOS1的漏极相连接。为了更好的实施本发明，所述控制芯片U优选FAN7554集成芯片来实现。
所述功率放大电路可以把逆变单元输出的功率进行放大，使其可以驱动更大功率的交流用电负载，其由三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，场效应管MOS2，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R8以及稳压二极管D3组成。
连接时，电阻R5串接在三极管VT1的基极和集电极之间。稳压二极管D3的N极与三极管VT1的基极相连接、其P极则与场效应管MOS2的漏极相连接。电阻R6的一端与场效应管MOS2的源极相连接、其另一端接地。电阻R7串接在三极管VT1的发射极和VT2的基极之间。电阻R8串接在三极管VT1的发射极和三极管VT3的基极之间。
另外，所述三极管VT1的集电极与电容C1的正极相连接。所述场效应管MOS2的栅极与二极管D2的N极相连接、源极则与电容C5的正极相连接。所述三极管VT2的基极与电容C5的正极相连接、其集电极与三极管VT3的发射极相连接的同时接地、其发射极则与三极管VT3的基极相连接。所述变压器T的原边电感线圈的同名端与三极管VT1的集电极相连接、其非同名端则与三极管VT3的集电极相连接。
所述交流输出电路可以滤除和减少换流过程中产生的谐波，其由电容C6，二极管D4以及稳压二极管D5组成。所述二极管D4的P极与变压器T的副边电感线圈的同名端相连接。所述电容C6的正极与变压器T的副边电感线圈的非同名端相连接、负极则与二极管D4的N极相连接。所述稳压二极管D5的P要与二极管D4的N极相连接、其N极则与电容C6的正极共同形成该交流输出电路的输出端，该输出端接交流电压检测模块的输入端，同时交流用电负载则接在逆变单元的输出端。
如图3所示，所述交流电压检测模块由检测芯片U1，三极管VT4，场效应管MOS3，电容C8，电阻R9，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电容C7，电容C9，电容C10，二极管D6以及二极管D7组成。
连接时，二极管D6的N极与检测芯片U1的IN+管脚相连接、其P极则与稳压二极管D5的N极相连接。电容C8的正极与电容C6的正极相连接、其负极则与检测芯片U1的IN-管脚相连接。电容C7的正极与二极管D6的P极相连接、其负极则顺次经电阻R9和电阻R10后与检测芯片U1的GND管脚相连接的同时接地。二极管D7的P极与检测芯片U1的PROG管脚相连接、其N极则经电阻R11后与场效应管MOS3的源极相连接。电容C10的正极与检测芯片U1的IOUT管脚相连接、其负极则与场效应管MOS3的栅极相连接。电阻R13串接在场效应管MOS3的漏极和三极管VT4的发射极之间。电容C9的正极与检测芯片U1的PROG管脚相连接、其负极则经电阻R12后与三极管VT4的集电极相连接。
同时，所述检测芯片U1的AVG管脚与电阻R9和电阻R10的连接点相连接、其SENSE管脚则与场效应管MOS3的源极相连接。所述三极管VT4的集电极与检测芯片U1的SENSE管脚相连接、其发射极接地、其基极则与场效应管MOS3的漏极相连接。所述三极管VT4的集电极和发射极共同形成该交流电压检测模块的输出端并与第二显示器相连接。所述检测芯片U1优选LT1620集成芯片来实现。
如图4所示，所述的电压采集电路由与非门A1，与非门A2，三极管VT5，三极管VT6，三极管VT7，一端与与非门A1的正极相连接、另一端则与蓄电池相连接的电阻R14，N极与与非门A2的正极相连接、P极则经电阻R18后与与非门A1的输出端相连接的二极管D8，一端与与非门A1的正极相连接、另一端则与二极管D8的P极相连接的电阻R17，正极与与非门A1的输出端相连接、负极则与三极管VT5的基极相连接的电容C11，N极与三极管VT6的基极相连接、P极则顺次经电阻R16和电阻R15后与与非门A1的负极相连接的二极管D9，串接在与非门A2的负极与三极管VT6的发射极之间的电阻R19，以及正极与与非门A2的输出端相连接、负极则与C8051F330单片机的P1.6/ADC管脚相连接的电容C12组成。
同时，所述电阻R15和电阻R16的连接点接地；所述三极管VT5的发射极与二极管D8的P极相连接、其集电极则与二极管D9的P极相连接。所述与非门A2的负极与二极管D9的P极相连接的同时接地。所述三极管VT7的发射极与电容C12的负极相连接、其基极则与三极管VT6的发射极相连接、其集电极则与三极管VT6的集电极相连接的同时接地。
使用时，太阳能电池组把太阳能转换为电能并输送给蓄电池储存，需要用电时电压经直流稳压器和直流滤波器后提供给直流用电负载。从直流稳压器输出的直流电经逆变单元逆变为交流电后提供给交流用电负载。同时，交流电压检测模块还检测逆变单元输出的交流电压并通过第二显示器显示，如此人们可以实时的监测交流电压的大小，防止电压过高或过低而影响用电器正常工作。该电压采集电路采集蓄电池的电压信号并发送给单片机，单片机计算出蓄电池内的剩余电量并通过第一显示器显示出来。
如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (8)

1.一种基于剩余电量监控的电压检测型太阳能逆变系统，其特征在于，主要由太阳能电池组，与太阳能电池组相连接的蓄电池，分别与蓄电池相连接的直流稳压器和电压采集电路，分别与直流稳压器相连接的直流滤波器和逆变单元，与逆变单元相连接的交流电压检测模块，与交流电压检测模块相连接的第二显示器，与电压采集电路相连接的单片机，以及与单片机相连接的第一显示器组成。
2.根据权利要求1所述的一种基于剩余电量监控的电压检测型太阳能逆变系统，其特征在于，所述的电压采集电路由与非门A1，与非门A2，三极管VT5，三极管VT6，三极管VT7，一端与与非门A1的正极相连接、另一端则与蓄电池相连接的电阻R14，N极与与非门A2的正极相连接、P极则经电阻R18后与与非门A1的输出端相连接的二极管D8，一端与与非门A1的正极相连接、另一端则与二极管D8的P极相连接的电阻R17，正极与与非门A1的输出端相连接、负极则与三极管VT5的基极相连接的电容C11，N极与三极管VT6的基极相连接、P极则顺次经电阻R16和电阻R15后与与非门A1的负极相连接的二极管D9，串接在与非门A2的负极与三极管VT6的发射极之间的电阻R19，以及正极与与非门A2的输出端相连接、负极则与单片机相连接的电容C12组成；所述电阻R15和电阻R16的连接点接地；所述三极管VT5的发射极与二极管D8的P极相连接、其集电极则与二极管D9的P极相连接；所述与非门A2的负极与二极管D9的P极相连接的同时接地；所述三极管VT7的发射极与电容C12的负极相连接、其基极则与三极管VT6的发射极相连接、其集电极则与三极管VT6的集电极相连接的同时接地。
3.根据权利要求2所述的一种基于剩余电量监控的电压检测型太阳能逆变系统，其特征在于，所述交流电压检测模块由检测芯片U1，三极管VT4，场效应管MOS3，电容C8，N极与检测芯片U1的IN+管脚相连接、P极则与电容C8的正极共同形成该交流电压检测模块的输入端的二极管D6，正极与二极管D6的P极相连接、负极则顺次经电阻R9和电阻R10后与检测芯片U1的GND管脚相连接的同时接地的电容C7，P极与检测芯片U1的PROG管脚相连接、N极则经电阻R11后与场效应管MOS3的源极相连接的二极管D7，正极与检测芯片U1的IOUT管脚相连接、负极则与场效应管MOS3的栅极相连接的电容C10，串接在场效应管MOS3的漏极和三极管VT4的发射极之间的电阻R13，以及正极与检测芯片U1的PROG管脚相连接、负极则经电阻R12后与三极管VT4的集电极相连接的电容C9组成；所述检测芯片U1的IN-管脚与电容C8的负极相连接、AVG管脚与电阻R9和电阻R10的连接点相连接、其SENSE管脚则与场效应管MOS3的源极相连接；所述三极管VT4的集电极与检测芯片U1的SENSE管脚相连接、其发射极接地、其基极则与场效应管MOS3的漏极相连接；所述三极管VT4的集电极和发射极共同形成该交流电压检测模块的输出端并与第二显示器相连接；所述交流电压检测模块的输入端与逆变单元的输出端相连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于剩余电量监控的电压检测型太阳能逆变系统，其特征在于，所述逆变单元由变压器T，与变压器T的原边电感线圈相连接的功率放大电路，与功率放大电路相连接的逆变电路，以及与变压器T的副边电感线圈相连接的交流输出电路组成；所述功率放大电路的输入端与直流稳压器相连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于剩余电量监控的电压检测型太阳能逆变系统，其特征在于，所述逆变电路由控制芯片U，放大器P，场效应管MOS1，正极经电阻R3后与控制芯片U的VCC管脚相连接、负极接地的电容C1，N极与控制芯片U的VREF管脚相连接、P极则与控制芯片U的FB管脚相连接的二极管D1，正极经电阻R1后与控制芯片U的SS管脚相连接、负极则经电阻R2后与场效应管MOS1的源极相连接的电容C2，正极与二极管D1的P极相连接、负极则与电容C2的负极相连接的电容C3，P极与控制芯片U的OUT管脚相连接、N极则与功率放大电路相连接的二极管D2，与二极管D2相并联的电阻R4，正极与放大器P的负极相连接、负极则与电容C2的负极相连接的电容C4，以及正极与功率放大电路相连接、负极则与电容C2的负极相连接的电容C5组成；所述电容C1的正极分别与直流稳压器和功率放大电路相连接；所述控制芯片U的RT/CT管脚与二极管D1的P极相连接、其IS管脚则与场效应管MOS1的漏极相连接、其GND管脚接地；所述放大器P的输出端与场效应管MOS1的栅极相连接、其正极则与场效应管MOS1的漏极相连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于剩余电量监控的电压检测型太阳能逆变系统，其特征在于，所述功率放大电路由三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，场效应管MOS2，串接在三极管VT1的基极和集电极之间的电阻R5，N极与三极管VT1的基极相连接、P极则与场效应管MOS2的漏极相连接的稳压二极管D3，一端与场效应管MOS2的源极相连接、另一端接地的电阻R6，串接在三极管VT1的发射极和VT2的基极之间的电阻R7，以及串接在三极管VT1的发射极和三极管VT3的基极之间的电阻R8组成；所述三极管VT1的集电极与电容C1的正极相连接；所述场效应管MOS2的栅极与二极管D2的N极相连接、源极则与电容C5的正极相连接；所述三极管VT2的基极与电容C5的正极相连接、其集电极与三极管VT3的发射极相连接的同时接地、其发射极则与三极管VT3的基极相连接；所述变压器T的原边电感线圈的同名端与三极管VT1的集电极相连接、其非同名端则与三极管VT3的集电极相连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于剩余电量监控的电压检测型太阳能逆变系统，其特征在于，所述交流输出电路由电容C6，二极管D4以及稳压二极管D5组成；所述二极管D4的P极与变压器T的副边电感线圈的同名端相连接；所述电容C6的正极与变压器T的副边电感线圈的非同名端相连接、负极则与二极管D4的N极相连接；所述稳压二极管D5的P与二极管D4的N极相连接、其N极则与二极管D6的P极相连接；所述电容C6的正极则与电容C8的正极相连接。
8.根据权利要求7所述的一种基于剩余电量监控的电压检测型太阳能逆变系统，其特征在于，所述控制芯片U为FAN7554集成芯片，所述检测芯片U1为LT1620集成芯片。
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