CN106160168A - 具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统，包括太阳能电池、太阳能控制器、蓄电池和变频空调器，太阳能控制器包括充电电路、控制电路、防雷电路和放电电路，变频空调器包括逆变电路，控制电路包括第三十一至第三十三二极管、第三十四稳压管、第三十七稳压管、第三十二电阻、第三十一MOS管和集成稳压芯片，逆变电路包括第五十一至第五十六IGBT管、第五十一至第五十二电容、第五十一至第五十二二极管、第五十一至第五十二电阻、第五十一至第五十二电感。本发明可以有效防雷、提高系统安全性能、安装方便、成本较低、可靠性较高、具有较好的自启动能力、避免出现死循环状态、可以抑制漏电流、变化效率较高。

Description

具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统

技术领域

本发明涉及太阳能空调领域，特别涉及一种具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统。

背景技术

太阳能空调系统由太阳能电池、控制器、蓄电池和变频空调器等部分组成。现有的太阳能空调系统存在如下缺陷：控制器防雷保护措施不力，影响系统安全性能；蓄电池的多个单体蓄电池之间的容量和自放电不可避免的存在不一致的情形，影响蓄电池寿命。

另外，当出现连续的几个阴雨天时，蓄电池的电力不足以维持被供电设备工作的需要，这将会影响被供电设备的正常工作，要解决该问题，可以加大蓄电池和太阳能电池板的容量，这样就不可避免需要敷设电源线，就会带来大量施工和高额成本，其成本会大幅度上升。另外，电磁干扰也会影响太阳能空调系统，其使用时可靠性不高。

同时，传统的太阳能控制电路采用蓄电池单电源供电、低电压断开的方式。这种方式会出现一个死循环：如果蓄电池的供电电压低于断开功能的设定电压，太阳能控制电路就会断开，并且太阳能控制电路自己无法自动恢复，原因在于太阳能控制电路只有在蓄电池电压足够高可以工作时，太阳能才能将输出的光能通过太阳能控制电路给蓄电池充电，太阳能控制器断开后即使太阳能输出有电，但蓄电池电压不够，太阳能控制器低电压断开，所以这部分电能无法充到蓄电池里面，由于太阳能电能无法充到蓄电池，这样蓄电池电压就不会上升，太阳能控制器就不会重新启动。

光伏逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置，主要用于把直流电力转换成交流电力。一般由升压回路和逆变桥式回路构成，其中，升压回路把太阳能电池的直流电压升压到逆变器输出控制所需的直流电压；逆变桥式回路则把升压后的直流电压等价地转换成常用频率的交流电压。现有的光伏4管全桥逆变器变化效率不高，不能很好的抑制漏电流。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可以有效防雷、提高系统安全性能、安装方便、成本较低、可靠性较高、具有较好的自启动能力、避免出现死循环状态、可以抑制漏电流、变化效率较高的具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统，包括太阳能电池、太阳能控制器、蓄电池和变频空调器，所述太阳能控制器包括充电电路、控制电路、防雷电路和放电电路，所述变频空调器包括逆变电路和压缩机，所述太阳能电池与所述充电电路连接，所述充电电路通过所述控制电路与所述放电电路连接，所述充电电路和放电电路还均与所述蓄电池连接，所述控制电路通过所述防雷电路与所述蓄电池连接，所述放电电路还通过所述逆变电路与所述压缩机连接；

所述充电电路包括第二十一二极管、第二十二二极管、第二十三发光二极管、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第二十七电阻、第二十八电阻、第二十一热敏电阻、第二十二热敏电阻、第二十一三极管、第二十一电容、第二十二电容和第二十一充电管理芯片，所述第二十一二极管的阳极与所述太阳能电池的正极连接，所述第二十一二极管的阴极分别与所述第二十一电容的一端、第二十电阻的一端、第二十一电阻的一端、第二十三电阻的一端、第二十一热敏电阻的一端连接，所述第二十一电容的另一端接地并与所述充电管理芯片的第六引脚连接，所述第二十电阻的另一端与所述充电管理芯片的第三引脚连接，所述第二十一电阻的另一端分别与所述第二十二电阻的一端和充电管理芯片的第八引脚连接，所述第二十二电阻的另一端与所述充电管理芯片的第一引脚连接，所述第二十三电阻的另一端分别与所述第二十四电阻的一端和第二十一三极管的发射极连接，所述第二十四电阻的另一端与所述充电管理芯片的第一引脚连接，所述第二十一三极管的基极通过所述第二十五电阻与所述充电管理芯片的第七引脚连接，所述第二十一三极管的集电极通过所述第二十六电阻与所述第二十二二极管的阳极连接，所述第二十二二极管的阴极分别与所述充电管理芯片的第二引脚、第二十二电容的一端和蓄电池的正极连接，所述第二十二电容的另一端接地，所述第二十一热敏电阻的另一端分别与所述第二十八电阻的一端和第二十二热敏电阻的一端连接，所述第二十八电阻的另一端与所述充电管理芯片的第四引脚连接，所述第二十二热敏电阻的另一端接地，所述充电管理芯片的第五引脚通过所述第二十七电阻与所述第二十三发光二极管的阳极连接，所述第二十三发光二极管的阴极接地；

所述控制电路包括太阳能控制端口、第三十一二极管、第三十二二极管、第三十三二极管、第三十四稳压管、第三十五二极管、第三十六二极管、第三十七稳压管、第三十一电阻、第三十二电阻、第三十三电阻、第三十一电容、第三十三电容、第三十一MOS管、集成稳压芯片和第三十一电感，所述太阳能端口的第一引脚和第二引脚均与所述太阳能电池的正极连接，所述太阳能端口的第三引脚和第四引脚均与所述太阳能电池的负极连接，所述太阳能端口的第二引脚还分别与所述第三十一二极管的阳极和第三十二二极管的阳极连接，所述第三十二二极管的阴极和第三十三二极管的阳极均与所述蓄电池的正极连接，所述第三十一二极管的阴极分别与所述第三十三二极管的阴极、第三十四稳压管的阴极、第三十三电阻的一端、第三十一电容的正极和集成稳压芯片的第一引脚连接，所述第三十四稳压管的阳极分别与所述第三十一电阻的一端和第三十二电阻的一端连接，所述第三十一MOS管的栅极与所述第三十二电阻的另一端连接，所述第三十一MOS管的源极分别与所述第三十一电阻的另一端、第三十五二极管的阳极和第三十六二极管的阳极连接，所述第三十五二极管的阴极与所述太阳能端口的第四引脚连接，所述第三十六二极管的阴极接地，所述第三十一MOS管的漏极分别与所述第三十三电阻的另一端和集成稳压芯片的第五引脚连接，所述第三十一电容的负极接地，所述集成稳压芯片的第三引脚接地，所述集成稳压芯片的第二引脚分别与所述第三十一电感的一端和第三十七稳压管的阴极连接，所述第三十七稳压管的阳极接地，所述第三十一电感的另一端通过所述第三十三电容接地，所述集成稳压芯片的第四引脚连接所述直流电源；

所述逆变电路包括驱动控制单元、第五十一IGBT管、第五十二IGBT管、第五十三IGBT管、第五十四IGBT管、第五十五IGBT管、第五十六IGBT管、第五十一电容、第五十二电容、第五十一二极管、第五十二二极管、第五十一电阻、第五十二电阻、第五十一电感、第五十二电感和交流市电，所述第五十一电容的两端分别与所述蓄电池的正极和所述蓄电池的负极连接，所述第五十一IGBT管的发射极通过所述第五十一电阻与所述蓄电池的正极连接，所述第五十一IGBT管的栅极与所述驱动控制单元的第一引脚连接，所述第五十一IGBT管的集电极分别与所述第五十二IGBT管的发射极、第五十一二极管的阴极和第五十一电感的一端连接，所述第五十二IGBT管的栅极与所述驱动控制单元的第三引脚连接，所述第五十二IGBT管的集电极分别与所述第五十三IGBT管的发射极和第五十二二极管的阳极连接，所述第五十三IGBT管的栅极与所述驱动控制单元的第二引脚连接，所述第五十三IGBT管的集电极与所述蓄电池的负极连接，所述第五十四IGBT管的发射极通过所述第五十二电阻与所述蓄电池的正极连接，所述第五十四IGBT管的栅极与所述驱动控制单元的第二引脚连接，所述第五十四IGBT管的集电极分别与所述第五十二二极管的阴极、第五十五IGBT管的发射极和第五十二电感的一端连接，所述第五十五IGBT管的栅极与所述驱动控制单元的第四引脚连接，所述第五十五IGBT管的集电极分别与所述第五十一二极管的阳极和第五十六IGBT管的发射极连接，所述第五十六IGBT管的栅极与所述驱动控制单元的第一引脚连接，所述第五十六IGBT管的集电极与所述蓄电池的负极连接，所述第五十一电感的另一端分别与所述第五十二电容的一端和交流市电的一端连接，所述第五十二电感的另一端分别与所述第五十二电容的另一端和所述交流市电的另一端连接。

在本发明所述的具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统中，所述逆变电路还包括第五十三电阻和第五十四电阻，所述第五十三电阻的一端与所述第五十一IGBT管的集电极连接，所述第五十三电阻的另一端与所述第五十二IGBT管的发射极连接，所述第五十四电阻的一端与所述第五十四IGBT管的集电极连接，所述第五十四电阻的另一端与所述第五十五IGBT管的发射极连接。

在本发明所述的具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统中，所述逆变电路还包括第五十五电阻和第五十六电阻，所述第五十五电阻的一端与所述第五十二IGBT管的集电极连接，所述第五十五电阻的另一端与所述第五十三IGBT管的发射极连接，所述第五十六电阻的一端与所述第五十五IGBT管的集电极连接，所述第五十六电阻的另一端与所述第五十六IGBT管的发射极连接。

在本发明所述的具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统中，所述逆变电路还包括第五十七电阻和第五十八电阻，所述第五十七电阻的一端与所述第五十三IGBT管的集电极连接，所述第五十七电阻的另一端与所述蓄电池的负极连接，所述第五十八电阻的一端与所述第五十六IGBT管的集电极连接，所述第五十八电阻的另一端与所述蓄电池的负极连接。

在本发明所述的具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统中，所述第五十一IGBT管、第五十二IGBT管、第五十三IGBT管、第五十四IGBT管、第五十五IGBT管和第五十六IGBT管均为N沟道绝缘栅双极型晶体管。

在本发明所述的具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统中，所述驱动控制单元的第一引脚和第二引脚产生高频驱动信号，所述驱动控制单元的第三引脚和第四引脚产生低频驱动信号。

在本发明所述的具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统中，所述低频驱动信号的频率为50Hz。

实施本发明的具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统，具有以下有益效果：由于设有防雷电路，这样就可以有效防雷，提高系统安全性能；太阳能电池将太阳能转换为电能，充电管理芯片对整个充电电路进行管理，保证空调能量需要，同时可以避免敷设电源线带来的大量施工和高额成本，还能减少电磁干扰对系统的影响，控制电路具有良好的自启动能力，避免了现有技术中常出现的死循环状态，逆变电路采用六个IGBT管，转化效率更高，当高频的IGBT管关断时，通过二极管的续流，有效的抑制了逆变电路的漏电流；所以其可以有效防雷、提高系统安全性能、安装方便、成本较低、可靠性较高、具有较好的自启动能力、避免出现死循环状态、可以抑制漏电流、变化效率较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中充电电路的电路原理图；

图3为所述实施例中控制电路的电路原理图；

图4为所述实施例中逆变电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统实施例中，该具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统的结构示意图如图1所示。图1中，该具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统包括太阳能电池PV、太阳能控制器1、蓄电池BAT和变频空调器2，其中，太阳能控制器1包括充电电路11、控制电路12、防雷电路14和放电电路13，变频空调器2包括逆变电路21和压缩机22，太阳能电池PV与充电电路11连接，充电电路11通过控制电路12与放电电路13连接，充电电路11和放电电路13还均与蓄电池BAT连接，控制电路12通过防雷电路14与蓄电池BAT连接，放电电路13还通过逆变电路21与压缩机22连接。太阳能电池PV是将太阳的辐射转换为电能，或送往蓄电池BAT中存储起来，或推动变频空调器2工作。太阳能控制器1的作用是控制整个具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统的工作状态，并对蓄电池BAT起到过充电保护和过放电保护的作用。蓄电池BAT的作用是在有光照时将太阳能电池PV所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。变频空调器2作为交流负载，可以方便地调速。

太阳能控制器1通过其防雷电路14可以有效防雷，增强系统的防雷能力，提高系统的安全性能，蓄电池BAT在不损失太阳能转换能量的前提下，提高了蓄电池组3的充电效率及太阳能电源的实际使用效率，蓄电池BAT进行充电的同时又可以保证蓄电池BAT的活性，避免了蓄电池BAT发生沉积，从而较大程度的延长了蓄电池BAT的寿命。

图2为本实施例中充电电路的电路原理图，图2中，充电电路11包括第二十一二极管D21、第二十二二极管D22、第二十三发光二极管LED23、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27、第二十八电阻R28、第二十一热敏电阻RT21、第二十二热敏电阻RT22、第二十一三极管Q21、第二十一电容C21、第二十二电容C22和第二十一充电管理芯片U21，其中，第二十电阻R20、第二十四电阻R24、第二十六电阻R26和第二十八电阻R28均为限流电阻，用于进行过流保护，提高系统的安全性能。

其中，第二十一二极管D21的阳极与太阳能电池的正极PV+连接，第二十一二极管D21的阴极分别与第二十一电容C21的一端、第二十电阻R20的一端、第二十一电阻R21的一端、第二十三电阻R23的一端、第二十一热敏电阻RT21的一端连接，第二十一电容C21的另一端接地并与充电管理芯片U21的第六引脚连接，第二十电阻R20的另一端与充电管理芯片U21的第三引脚连接，第二十一电阻R21的另一端分别与第二十二电阻R22的一端和充电管理芯片U21的第八引脚连接，第二十二电阻R22的另一端与充电管理芯片U21的第一引脚连接，第二十三电阻R23的另一端分别与第二十四电阻R24的一端和第二十一三极管Q21的发射极连接，第二十四电阻R24的另一端与充电管理芯片U21的第一引脚连接。

本实施例中，第二十一三极管Q21的基极通过第二十五电阻R25与充电管理芯片U21的第七引脚连接，第二十一三极管Q21的集电极通过第二十六电阻R26与第二十二二极管D22的阳极连接，第二十二二极管D22的阴极分别与充电管理芯片U21的第二引脚、第二十二电容C22的一端和蓄电池的正极BAT+连接，第二十二电容C22的另一端接地，第二十一热敏电阻RT21的另一端分别与第二十八电阻R28的一端和第二十二热敏电阻RT22的一端连接，第二十八电阻R28的另一端与充电管理芯片U21的第四引脚连接，第二十二热敏电阻RT22的另一端接地，充电管理芯片U21的第五引脚通过第二十七电阻R27与第二十三发光二极管LED23的阳极连接，第二十三发光二极管LED23的阴极接地。

本实施例中，充电管理芯片U21的第一引脚为充电电流感测输入，第二引脚为蓄电池电压输入，第三引脚为工作电源输入，第四引脚为温度感测输入，第五引脚为充电状态输出，第六引脚为工作电源地输入，第七引脚为充电控制输出，第八引脚为充电速率补偿输入。太阳能电池板PV为该充电电路11提供充电电压，第二十一二极管D21用于反向截止，防止充电电路11反向送电，第二十一电容C21是充电管理芯片U21的滤波电容，第二十二电容C22是输出充电电压的滤波电容，第二十二二极管D21用于反向截止，防止因为第二十一三极管Q21存在漏电流而导致蓄电池BAT的电量损耗。

本实施例中，充电管理芯片U21的第一引脚能够检测第二十三电阻R23的压降，从而控制充电电流大小，第二引脚用于检测充电电压和电池电压，第三引脚和第六引脚用于接入工作电源，第四引脚可以通过第二十一热敏电阻RT11和第二十二热敏电阻RT22检测蓄电池BAT的温度，防止在蓄电池BAT的温度过高时充电，由于该充电电路11不需检测蓄电池BAT的温度，故将第二十一热敏电阻RT11和第二十二热敏电阻RT22设为相同阻值，第五引脚为充电状态输出，在充电时第二十三发光二极管LED23亮，充满后第二十三发光二极管LED23灭，第七引脚通过第二十五电阻R25控制第二十一三极管Q21通过的电流大小，从而起到控制充电电流的作用，第八引脚通过检测第二十一电阻R21和第二十二电阻R22之间的分压，以补偿蓄电池BAT的内部阻抗和电路中的压降，从而提高充电速率。

该充电电路11能够利用太阳能电池PV向蓄电池BAT补充电能，其中太阳能电池PV把太阳能转化为电能，充电管理芯片U21对整个充电电路11进行管理，保证空调的能量需要，同时可避免敷设电源线带来的大量施工和高额成本，还可减少电磁干扰对该具有充电控制的太阳能空调系统的影响。因此该充电电路11具有安装方便、成本低廉和使用可靠的优点。

图3为本实施例中控制电路的电路原理图。图3中，控制电路12包括太阳能控制端口XS1、第三十一二极管D31、第三十二二极管D32、第三十三二极管D33、第三十四稳压管D34、第三十五二极管D35、第三十六二极管D36、第三十七稳压管D37、第三十一电阻R31、第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第三十一电容C31、第三十三电容C33、第三十一MOS管Q31、集成稳压芯片U31和第三十一电感L31，其中，第三十一二极管D31和第三十三二极管D33未防反二极管，第三十二二极管D32为可控硅整流管，第三十二电阻R32为限流电阻，用于进行过流保护。本实施例中，第三十一MOS管Q31为N沟道MOS管，当然，在本实施例的一些情况下，第三十一MOS管Q31也可以为P沟道MOS管，但这时控制电路的结构要相应发生变化。

本实施例中，太阳能端口XS1的第一引脚和第二引脚均与太阳能电池的正极PV+连接，太阳能端口XS1的第三引脚和第四引脚均与太阳能电池PV-的负极连接，太阳能端口XS1的第二引脚还分别与第三十一二极管D31的阳极和第三十二二极管D32的阳极连接，第三十二二极管D32的阴极和第三十三二极管D33的阳极均与蓄电池的正极BAT+连接，第三十一二极管D31的阴极分别与第三十三二极管D32的阴极、第三十四稳压管D34的阴极、第三十三电阻R33的一端、第三十一电容C31的正极和集成稳压芯片U31的第一引脚连接，第三十四稳压管D34的阳极分别与第三十一电阻R31的一端和第三十二电阻R32的一端连接。第三十一电容C31可以增加电路的稳定性，消除电源波动。

本实施例中，第三十一MOS管Q31的栅极与第三十二电阻R32的另一端连接，第三十一MOS管Q31的源极分别与第三十一电阻R31的另一端、第三十五二极管D35的阳极和第三十六二极管D36的阳极连接，第三十五二极管D35的阴极与太阳能端口XS1的第四引脚连接，第三十六二极管D36的阴极接地，第三十一MOS管Q31的漏极分别与第三十三电阻R33的另一端和集成稳压芯片U31的第五引脚连接，第三十一电容C31的负极接地，集成稳压芯片U6的第三引脚接地，集成稳压芯片U31的第二引脚分别与第三十一电感L31的一端和第三十七稳压管D37的阴极连接，第三十七稳压管D37的阳极接地，第三十一电感L31的另一端通过第三十三电容C33接地，集成稳压芯片U31的第四引脚连接直流电源VDD。

太阳能电池的正极PV+经过第三十二二极管D32输出到蓄电池正极BAT+，太阳能电池的正极PV+经过第三十一二极管D31、蓄电池正极BAT+经过第三十三二极管D33连接到第三十四稳压管D34的阴极，经过第三十四稳压管D34和第三十一电阻R31后分别到达接地端GND和太阳能电池的负极PV-，为了防止电流逆向，在第三十一电阻R31接地和连接至太阳能电池的负极PV-之前分别设有第三十五二极管D35、第三十六二极管D36，太阳能电池的正极PV+和蓄电池的正极BAT+分别通过第三十一二极管D31和第三十三二极管D33后都连接到集成稳压芯片U31的第一引脚为其提供工作电源。

集成稳压芯片U31的第五引脚为低电平时，系统进行工作；集成稳压芯片U31的第五引脚为高电平时，系统不工作；第三十一MOS管Q31的栅极和源极之间电压大于VDD时(例如：当VDD等于5V时，即Vgs>5V)，第三十一MOS管Q31导通，此时第三十一MOS管Q31的漏极与源极导通，集成稳压芯片U31的第五引脚接地，为低电平，系统处于工作状态；第三十一MOS管Q31的栅极和源极之间电压小于VDD时(例如：当VDD等于5V时，即Vgs<5V)，第三十一MOS管Q31截止，第三十一MOS管Q31截止的漏极与源极截止，集成稳压芯片U31的第五引脚为高电平，系统处于不工作状态。第三十四稳压管D34在合理反向电流范围内自身电压恒定。本发明可以有效防雷、提高系统安全性能、蓄电池进行充电的同时又可以保证蓄电池的活性、能延长蓄电池的寿命、能提高对蓄电池的充电效率、延长蓄电池的用电时间、具有较好的自启动能力、避免出现死循环状态。

本实施例中，控制电路12还包括第三十二电容C32，第三十二电容C32的一端与第三十一MOS管Q31的漏极连接，第三十二电容C32的另一端与集成稳压芯片U31的第五引脚连接。第三十二电容C32用于防止第三十一MOS管Q31和集成稳压芯片U31之间的干扰。

本实施例中，控制电路12还包括第三十四电阻R34，第三十四电阻R34的一端与第三十一二极管D31的阴极连接，第三十四电阻R34的另一端与集成稳压芯片U31的第一引脚连接。本实施例中，控制电路12还包括第三十五电阻R35，第三十五电阻R35的一端与集成稳压芯片U31的第四引脚连接，第三十五电阻R35的另一端与直流电源VDD连接。第三十四电阻R34和第三十五电阻R35均为限流电阻，用于进行过流保护。

本实施例中，控制电路12还包括第三十六电阻R36，第三十六电阻R36的一端与集成稳压芯片U31的第二引脚连接，第三十六电阻R36的另一端与第三十一电感L31的一端连接。第三十六电阻R36限流电阻，用于进行过流保护。

图4为本实施例中逆变电路的电路原理图。图4中，该逆变电路21包括驱动控制单元、第五十一IGBT管Q51、第五十二IGBT管Q52、第五十三IGBT管Q53、第五十四IGBT管Q54、第五十五IGBT管Q55、第五十六IGBT管Q56、第五十一电容C41、第五十二电容C42、第五十一二极管D51、第五十二二极管D52、第五十一电阻R51、第五十二电阻R52、第五十一电感L51、第五十二电感L52和交流市电AC。其中，第五十一电阻R51和第五十二电阻R52均为限流电阻，用于进行过流保护。第五十一电容C41为母线电容，第五十二电容C42为输出滤波电容，第五十一二极管D51和第五十二二极管D52为续流二极管，第五十一电感L51和第五十二电感L52为输出滤波电感。本实施例中，第五十一IGBT管Q51、第五十二IGBT管Q52、第五十三IGBT管Q53、第五十四IGBT管Q54、第五十五IGBT管Q55和第五十六IGBT管Q56均为N沟道绝缘栅双极型晶体管。

其中，第五十一电容C41的两端分别与蓄电池的正极BAT+(也是母线的正极)和蓄电池的负极BAT-(也是母线的负极)连接，第五十一IGBT管Q51的发射极通过第五十一电阻R51与蓄电池的正极BAT+连接，第五十一IGBT管Q51的栅极与驱动控制单元的第一引脚SPWM1连接，第五十一IGBT管Q51的集电极分别与第五十二IGBT管Q52的发射极、第五十一二极管D51的阴极和第五十一电感L51的一端连接，第五十二IGBT管Q52的栅极与驱动控制单元的第三引脚SPWM3连接，第五十二IGBT管Q52的集电极分别与第五十三IGBT管Q53的发射极和第五十二二极管D52的阳极连接，第五十三IGBT管Q53的栅极与驱动控制单元的第二引脚SPWM2连接，第五十三IGBT管Q53的集电极与蓄电池的负极BAT-连接。

本实施例中，第五十四IGBT管Q54的发射极通过第五十二电阻R52与蓄电池的正极BAT+连接，第五十四IGBT管Q54的栅极与驱动控制单元的第二引脚SPWM2连接，第五十四IGBT管Q54的集电极分别与第五十二二极管D52的阴极、第五十五IGBT管Q55的发射极和第五十二电感L52的一端连接，第五十五IGBT管Q55的栅极与驱动控制单元的第四引脚SPWM4连接，第五十五IGBT管Q55的集电极分别与第五十一二极管D51的阳极和第五十六IGBT管Q56的发射极连接，第五十六IGBT管Q56的栅极与驱动控制单元的第一引脚SPWM1连接，第五十六IGBT管Q56的集电极与蓄电池的负极BAT-连接，第五十一电感L51的另一端分别与第五十二电容C41的一端和交流市电AC的一端连接，第五十二电感L52的另一端分别与第五十二电容C42的另一端和交流市电AC的另一端连接。

本实施例中，驱动控制单元的第一引脚SPWM1和第二引脚SPWM2产生高频驱动信号，驱动控制单元的第三引脚SPWM3和第四引脚SPWM4产生低频驱动信号，所产生的低频驱动信号的频率为50Hz。

本实施例中，逆变电路21的输入端为蓄电池BAT提供的直流电源，逆变电路21的输出端接交流市电AC，输出滤波采取LC滤波。该逆变电路21采用六个IGBT管(即第五十一IGBT管Q51、第五十二IGBT管Q52、第五十三IGBT管Q53、第五十四IGBT管Q54、第五十五IGBT管Q55和第五十六IGBT管Q56)，转化效率更高，当高频的IGBT管关断时，通过二极管(第五十二二极管D52)续流，有效的抑制了逆变电路21的漏电流。

处于工作状态时，当处于正半周时，第五十二IGBT管Q52、第五十三IGBT管Q53和第五十四IGBT管Q54关断，第五十五IGBT管Q55始终导通，第五十一IGBT管Q51和第五十六IGBT管Q56工作于高频开通关断状态。此时构成的回路为：母线、第五十一IGBT管Q51、第五十一电感L51、交流市电AC、第五十二电感L52、第五十五IGBT管Q55、第五十六IGBT管Q56、母线。其中，第五十一IGBT管Q51和第五十六IGBT管Q56的驱动信号都来自于驱动控制单元的第一引脚SPWM1产生的高频信号，第五十五IGBT管Q55的驱动信号来自于驱动控制单元的第四引脚SPWM4产生的低频信号。

当第五十一IGBT管Q51和第五十六IGBT管Q56工作在关断状态时，此时第五十五IGBT管Q55导通，通过第五十二二极管D52续流，此时构成的回路为：第五十一电感L51、交流市电AC、第五十二电感L52、第五十五IGBT管Q55、第五十一二极管D51、第五十一电感L51。

当处于负半周时，第五十一IGBT管Q51、第五十五IGBT管Q55和第五十六IGBT管Q56关断，第五十二IGBT管Q52始终导通，第五十三IGBT管Q53和第五十四IGBT管Q54工作于高频开通关断状态。此时构成的回路为：母线、第五十四IGBT管Q54、第五十二电感L52、交流市电AC、第五十一电感L51、第五十二IGBT管Q52、第五十三IGBT管Q53、母线。其中，第五十三IGBT管Q53和第五十四IGBT管Q54的驱动信号都来自于驱动控制单元的第一引脚SPWM1产生的高频信号，第五十二IGBT管Q52的驱动信号来自于驱动控制单元的第三引脚SPWM3产生的低频信号。当第五十三IGBT管Q53和第五十四IGBT管Q54的工作在关断状态时，此时第五十五IGBT管Q55导通，通过第五十二二极管D52续流，此时构成的回路为：第五十二电感L52、交流市电AC、第五十一电感L51、第五十五IGBT管Q5、第五十二二极管D52、第五十二电感L52。

本实施例中，逆变电路21还包括第五十三电阻R53和第五十四电阻R54，其中，第五十三电阻R53的一端与第五十一IGBT管Q51的集电极连接，第五十三电阻R53的另一端与第五十二IGBT管Q52的发射极连接，第五十四电阻R54的一端与第五十四IGBT管Q54的集电极连接，第五十四电阻R54的另一端与第五十五IGBT管Q55的发射极连接。第五十三电阻R53和第五十四电阻R54均为限流电阻，用于进行过流保护。

本实施例中，该逆变电路21还包括第五十五电阻R55和第五十六电阻R56，其中，第五十五电阻R55的一端与第五十二IGBT管Q52的集电极连接，第五十五电阻R55的另一端与第五十三IGBT管Q53的发射极连接，第五十六电阻R56的一端与第五十五IGBT管Q55的集电极连接，第五十六电阻R56的另一端与第五十六IGBT管Q56的发射极连接。第五十五电阻R55和第五十六电阻R56均为限流电阻，用于进行过流保护。

本实施例中，该逆变电路21还包括第五十七电阻R57和第五十八电阻R58，第五十七电阻R57的一端与第五十三IGBT管Q53的集电极连接，第五十七电阻R57的另一端与蓄电池的负极BAT-连接，第五十八电阻R58的一端与第五十六IGBT管Q56的集电极连接，第五十八电阻R58的另一端与蓄电池的负极BAT-连接。第五十七电阻R57和第五十八电阻R58均为限流电阻，用于进行过流保护。

总之，本发明由于设有防雷电路14，这样就可以有效防雷，提高系统安全性能；另外，充电电路11具有安装方便、成本低廉和使用可靠的优点，控制电路12具有良好的自启动能力，避免了现有技术中常出现的死循环状态，逆变电路21采用六个IGBT管，转化效率更高，当高频的IGBT管关断时，通过二极管的续流，有效的抑制了逆变电路的漏电流。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统，其特征在于，包括太阳能电池、太阳能控制器、蓄电池和变频空调器，所述太阳能控制器包括充电电路、控制电路、防雷电路和放电电路，所述变频空调器包括逆变电路和压缩机，所述太阳能电池与所述充电电路连接，所述充电电路通过所述控制电路与所述放电电路连接，所述充电电路和放电电路还均与所述蓄电池连接，所述控制电路通过所述防雷电路与所述蓄电池连接，所述放电电路还通过所述逆变电路与所述压缩机连接；

所述充电电路包括第二十一二极管、第二十二二极管、第二十三发光二极管、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第二十七电阻、第二十八电阻、第二十一热敏电阻、第二十二热敏电阻、第二十一三极管、第二十一电容、第二十二电容和第二十一充电管理芯片，所述第二十一二极管的阳极与所述太阳能电池的正极连接，所述第二十一二极管的阴极分别与所述第二十一电容的一端、第二十电阻的一端、第二十一电阻的一端、第二十三电阻的一端、第二十一热敏电阻的一端连接，所述第二十一电容的另一端接地并与所述充电管理芯片的第六引脚连接，所述第二十电阻的另一端与所述充电管理芯片的第三引脚连接，所述第二十一电阻的另一端分别与所述第二十二电阻的一端和充电管理芯片的第八引脚连接，所述第二十二电阻的另一端与所述充电管理芯片的第一引脚连接，所述第二十三电阻的另一端分别与所述第二十四电阻的一端和第二十一三极管的发射极连接，所述第二十四电阻的另一端与所述充电管理芯片的第一引脚连接，所述第二十一三极管的基极通过所述第二十五电阻与所述充电管理芯片的第七引脚连接，所述第二十一三极管的集电极通过所述第二十六电阻与所述第二十二二极管的阳极连接，所述第二十二二极管的阴极分别与所述充电管理芯片的第二引脚、第二十二电容的一端和蓄电池的正极连接，所述第二十二电容的另一端接地，所述第二十一热敏电阻的另一端分别与所述第二十八电阻的一端和第二十二热敏电阻的一端连接，所述第二十八电阻的另一端与所述充电管理芯片的第四引脚连接，所述第二十二热敏电阻的另一端接地，所述充电管理芯片的第五引脚通过所述第二十七电阻与所述第二十三发光二极管的阳极连接，所述第二十三发光二极管的阴极接地；

所述控制电路包括太阳能控制端口、第三十一二极管、第三十二二极管、第三十三二极管、第三十四稳压管、第三十五二极管、第三十六二极管、第三十七稳压管、第三十一电阻、第三十二电阻、第三十三电阻、第三十一电容、第三十三电容、第三十一MOS管、集成稳压芯片和第三十一电感，所述太阳能端口的第一引脚和第二引脚均与所述太阳能电池的正极连接，所述太阳能端口的第三引脚和第四引脚均与所述太阳能电池的负极连接，所述太阳能端口的第二引脚还分别与所述第三十一二极管的阳极和第三十二二极管的阳极连接，所述第三十二二极管的阴极和第三十三二极管的阳极均与所述蓄电池的正极连接，所述第三十一二极管的阴极分别与所述第三十三二极管的阴极、第三十四稳压管的阴极、第三十三电阻的一端、第三十一电容的正极和集成稳压芯片的第一引脚连接，所述第三十四稳压管的阳极分别与所述第三十一电阻的一端和第三十二电阻的一端连接，所述第三十一MOS管的栅极与所述第三十二电阻的另一端连接，所述第三十一MOS管的源极分别与所述第三十一电阻的另一端、第三十五二极管的阳极和第三十六二极管的阳极连接，所述第三十五二极管的阴极与所述太阳能端口的第四引脚连接，所述第三十六二极管的阴极接地，所述第三十一MOS管的漏极分别与所述第三十三电阻的另一端和集成稳压芯片的第五引脚连接，所述第三十一电容的负极接地，所述集成稳压芯片的第三引脚接地，所述集成稳压芯片的第二引脚分别与所述第三十一电感的一端和第三十七稳压管的阴极连接，所述第三十七稳压管的阳极接地，所述第三十一电感的另一端通过所述第三十三电容接地，所述集成稳压芯片的第四引脚连接所述直流电源；

所述逆变电路包括驱动控制单元、第五十一IGBT管、第五十二IGBT管、第五十三IGBT管、第五十四IGBT管、第五十五IGBT管、第五十六IGBT管、第五十一电容、第五十二电容、第五十一二极管、第五十二二极管、第五十一电阻、第五十二电阻、第五十一电感、第五十二电感和交流市电，所述第五十一电容的两端分别与所述蓄电池的正极和所述蓄电池的负极连接，所述第五十一IGBT管的发射极通过所述第五十一电阻与所述蓄电池的正极连接，所述第五十一IGBT管的栅极与所述驱动控制单元的第一引脚连接，所述第五十一IGBT管的集电极分别与所述第五十二IGBT管的发射极、第五十一二极管的阴极和第五十一电感的一端连接，所述第五十二IGBT管的栅极与所述驱动控制单元的第三引脚连接，所述第五十二IGBT管的集电极分别与所述第五十三IGBT管的发射极和第五十二二极管的阳极连接，所述第五十三IGBT管的栅极与所述驱动控制单元的第二引脚连接，所述第五十三IGBT管的集电极与所述蓄电池的负极连接，所述第五十四IGBT管的发射极通过所述第五十二电阻与所述蓄电池的正极连接，所述第五十四IGBT管的栅极与所述驱动控制单元的第二引脚连接，所述第五十四IGBT管的集电极分别与所述第五十二二极管的阴极、第五十五IGBT管的发射极和第五十二电感的一端连接，所述第五十五IGBT管的栅极与所述驱动控制单元的第四引脚连接，所述第五十五IGBT管的集电极分别与所述第五十一二极管的阳极和第五十六IGBT管的发射极连接，所述第五十六IGBT管的栅极与所述驱动控制单元的第一引脚连接，所述第五十六IGBT管的集电极与所述蓄电池的负极连接，所述第五十一电感的另一端分别与所述第五十二电容的一端和交流市电的一端连接，所述第五十二电感的另一端分别与所述第五十二电容的另一端和所述交流市电的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统，其特征在于，所述逆变电路还包括第五十三电阻和第五十四电阻，所述第五十三电阻的一端与所述第五十一IGBT管的集电极连接，所述第五十三电阻的另一端与所述第五十二IGBT管的发射极连接，所述第五十四电阻的一端与所述第五十四IGBT管的集电极连接，所述第五十四电阻的另一端与所述第五十五IGBT管的发射极连接。

3.根据权利要求2所述的具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统，其特征在于，所述逆变电路还包括第五十五电阻和第五十六电阻，所述第五十五电阻的一端与所述第五十二IGBT管的集电极连接，所述第五十五电阻的另一端与所述第五十三IGBT管的发射极连接，所述第五十六电阻的一端与所述第五十五IGBT管的集电极连接，所述第五十六电阻的另一端与所述第五十六IGBT管的发射极连接。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统，其特征在于，所述逆变电路还包括第五十七电阻和第五十八电阻，所述第五十七电阻的一端与所述第五十三IGBT管的集电极连接，所述第五十七电阻的另一端与所述蓄电池的负极连接，所述第五十八电阻的一端与所述第五十六IGBT管的集电极连接，所述第五十八电阻的另一端与所述蓄电池的负极连接。

5.根据权利要求4所述的具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统，其特征在于，所述第五十一IGBT管、第五十二IGBT管、第五十三IGBT管、第五十四IGBT管、第五十五IGBT管和第五十六IGBT管均为N沟道绝缘栅双极型晶体管。

6.根据权利要求4所述的具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统，其特征在于，所述驱动控制单元的第一引脚和第二引脚产生高频驱动信号，所述驱动控制单元的第三引脚和第四引脚产生低频驱动信号。

7.根据权利要求6所述的具有充电、控制和光伏逆变功能的太阳能空调系统，其特征在于，所述低频驱动信号的频率为50Hz。