CN106160169A - 具有可调节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可调节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，充电电路包括第十一至第十七电阻、第十一至第十二电容、第十一至第十二三极管、第十三至第十四MOS管，逆变电路包括第五十一至第五十三电阻、第五十一至第五十二滑动变阻器、第五十一电感、第五十一至第五十二电容、第五十一三极管、第五十一至第五十二变压器。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、电路结构简单、体积较小。

Description

具有可调节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，特别涉及一种具有可调节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，但成本会大幅度上升。

目前太阳能空调系统中的逆变电路相对复杂、体积庞大，不适合在户外随身携带使用。

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、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、电路结构简单、体积较小的具有可调节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：构造一种具有可调节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十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十一电容、第十二电容、第十一稳压管、第十一三极管、第十二三极管、第十三MOS管和第十四MOS管，所述第十一三极管的基极与所述第十一电阻的一端连接，所述第十一电阻的另一端与所述控制电路连接，所述第十一三极管的发射极连接直流电源，所述第十一三极管的集电极通过所述第十二电阻分别与所述第十一电容的一端和第十三电阻的一端连接，所述第十二三极管的基极分别与所述第十一电容的另一端和第十四电阻的一端连接，所述第十二三极管的集电极分别与所述第十二电容的一端和第十五电阻的一端连接，所述第十五电阻的另一端与所述直流电源连接，所述第十二电容的另一端通过所述第十七电阻分别与所述第十三MOS管的栅极、第十一稳压管的阴极和第十四MOS管的栅极连接，所述第十二三极管的发射极通过所述第十六电阻分别与所述第十三MOS管的源极、第十一稳压管的阳极和第十四MOS管的源极连接，所述第十一稳压管的阳极还与所述第十四电阻的另一端连接，所述第十三电阻的另一端分别与所述第十三MOS管的漏极和所述太阳能电池的负极连接，所述第十四MOS管的漏极与所述蓄电池的负极连接，所述太阳能电池的正极与所述蓄电池的正极连接；

所述逆变电路包括第五十一电阻、第五十二电阻、第五十三电阻、第五十一滑动变阻器、第五十二滑动变阻器、第五十一电感、第五十一电容、第五十二电容、第五十一二极管、第五十一三极管、第五十一变压器和第五十二变压器，所述第五十一三极管的基极通过所述第五十一滑动变阻器分别与所述蓄电池的正极和第五十一电阻的一端连接，所述第五十一三极管的集电极与所述第五十二电阻的一端连接，所述第五十二电阻的另一端分别与所述第五十一电容的一端和所述蓄电池的负极连接，所述第五十一电容的另一端与所述第五十一变压器的初级线圈的一端连接，所述第五十一三极管的发射极通过所述第五十三电阻与所述第五十一变压器的初级线圈的另一端连接，所述第五十一电阻的另一端通过所述第五十一电感与所述第五十一变压器的初级线圈的另一端连接，所述第五十一变压器的次级线圈的一端通过所述第五十二滑动变阻器与所述第五十一二极管的阳极连接，所述第五十一变压器的次级线圈的另一端通过所述第五十四电阻分别与所述第五十二电容的一端和第五十一开关的一端连接，所述第五十一开关的另一端与所述第五十二变压器的次级线圈的一端连接，所述第五十二电容的另一端与所述第五十二变压器的次级线圈另一端连接，所述第五十二变压器的次级线圈与交流市电连接。

在本发明所述的具有可调节逆变功能的太阳能空调系统中，所述逆变电路还包括第五十四电阻，所述第五十四电阻的一端与所述第五十一变压器的次级线圈的另一端连接，所述第五十四电阻的另一端与所述第五十二电容的一端连接。

在本发明所述的具有可调节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，所述第五十五电阻的一端与所述第五十一开关的另一端连接，所述第五十五电阻的另一端与所述第五十一二极管的阴极连接。

在本发明所述的具有可调节逆变功能的太阳能空调系统中，所述第五十一三极管为PNP型三极管。

在本发明所述的具有可调节逆变功能的太阳能空调系统中，所述第五十一变压器为升压变压器。

实施本发明的具有可调节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；另外，蓄电池进行充电的同时又可以保证蓄电池的活性，避免了蓄电池发生沉积，从而较大程度的延长了蓄电池的寿命，充电电路的电压损失较传统使用二极管的充电电路降低近一半，提高了太阳能电池对蓄电池的充电效率，充电效率较非PWM高3％-6％，延长了蓄电池的用电时间，逆变电路使用简单的电路结构即可实现对太阳能电池交流输出；所以其可以有效防雷、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、电路结构简单、体积较小。

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为本发明具有可调节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。

在本发明具有可调节逆变功能的太阳能空调系统实施例中，该具有可调节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，该具有可调节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可调节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包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十一电容C11、第十二电容C12、第十一稳压管D11、第十一三极管Q11、第十二三极管Q12、第十三MOS管Q13和第十四MOS管Q14，其中，第十一电容C11和第十二电容C12均为耦合电容，第十一电容C11用于防止第十一三极管Q11和第十二三极管Q12之间的干扰，第十二电容C12用于防止第十二三极管Q12和第十四MOS管Q14之间的干扰，第十六电阻R16为限流电阻，用于进行过流保护。本实施例中，第十一三极管Q11为PNP型三极管，第十二三极管Q12为NPN型三极管，第十三MOS管Q13和第十四MOS管Q14均为N沟道MOS管。当然，在本实施例的一些情况下，第十一三极管Q11也可以为NPN型三极管，第十二三极管Q12也可以为PNP型三极管，第十三MOS管Q13和第十四MOS管Q14也可以均为P沟道MOS管，但这时充电电路的结构要发生相应的变化。

本实施例中，第十一三极管Q11的基极与第十一电阻的R11一端连接，第十一电阻R11的另一端与控制电路12连接，第十一三极管Q11的发射极连接直流电源VDD(高电平端)，第十一三极管Q11的集电极通过第十二电阻R12分别与第十一电容C11的一端和第十三电阻R13的一端连接，第十二三极管Q12的基极分别与第十一电容C11的另一端和第十四电阻R14的一端连接，第十二三极管Q12的集电极分别与第十二电容C12的一端和第十五电阻R15的一端连接，第十五电阻R15的另一端与直流电源VDD连接，第十二电容C12的另一端通过第十七电阻R17分别与第十三MOS管Q13的栅极、第十一稳压管D11的阴极和第十四MOS管Q14的栅极连接，第十二三极管Q12的发射极通过第十六电阻R16分别与第十三MOS管Q13的源极、第十一稳压管D11的阳极和第十四MOS管Q14的源极连接，第十一稳压管D11的阳极还与第十四电阻R14的另一端连接，第十三电阻R13的另一端分别与第十三MOS管Q13的漏极和太阳能电池的负极PV-连接，第十四MOS管Q14的漏极与蓄电池的负极BAT-连接，太阳能电池的正极PV+与蓄电池的正极BAT+连接。

本实施例中，由控制电路12的PWM控制信号来实现对蓄电池BAT充电的管理。当PWM控制信号为低电平时，第十一三极管Q11和第十二三极管Q12截止，第十三MOS管Q13和第十四MOS管Q14在直流电源VDD的作用下，处于导通状态，此时蓄电池的负极BAT-与太阳能电池的负极PV-接通，完成对蓄电池BAT的充电。当PWM控制信号为高电平时，第十一三极管Q11和第十二三极管Q12导通，第十三MOS管Q13和第十四MOS管Q14截止，蓄电池的负极BAT-与太阳能电池的负极PV-断开，蓄电池BAT未充电。该充电电路11与传统的使用快恢复二极管的电路相比，具有更高的充电效率。其提高了太阳能电池PV对蓄电池BAT的充电效率，增加了用电时间。

图3为本实施例中逆变电路的电路原理图。图3中，该逆变电路21包括第五十一电阻R51、第五十二电阻R52、第五十三电阻R53、第五十一滑动变阻器W51、第五十二滑动变阻器W52、第五十一电感L51、第五十一电容C51、第五十二电容C52、第五十一二极管D51、第五十一三极管Q51、第五十一变压器T51和第五十二变压器T52，其中，第五十二电阻R52和第五十三电阻R53均为限流电阻，用于进行过流保护，提高系统的安全性。

本实施例中，第五十一三极管Q51的基极通过第五十一滑动变阻器W51分别与蓄电池的正极BAT+和第五十一电阻R51的一端连接，第五十一三极管Q51的集电极与第五十二电阻R52的一端连接，第五十二电阻R52的另一端分别与第五十一电容C51的一端和蓄电池的负极BAT-连接，第五十一电容C51的另一端与第五十一变压器T51的初级线圈的一端连接，第五十一三极管Q51的发射极通过第五十三电阻R53与第五十一变压器T51的初级线圈的另一端连接，第五十一电阻R51的另一端通过第五十一电感L51与第五十一变压器T51的初级线圈的另一端连接。

本实施例中，第五十一变压器T51的次级线圈的一端通过第五十二滑动变阻器W52与第五十一二极管D51的阳极连接，第五十一变压器T51的次级线圈的另一端通过第五十四电阻R54分别与第五十二电容C52的一端和第五十一开关S51的一端连接，第五十一开关S51的另一端与第五十二变压器T52的次级线圈的一端连接，第五十二电容C52的另一端与第五十二变压器T52的次级线圈另一端连接，第五十二变压器T52的次级线圈与交流市电AC连接，也就是说，第五十二变压器T52的次级线圈作为交流电输出线圈。

本实施例中，第五十一三极管Q51、第五十一滑动变阻器W51和第五十一电阻R51组成正向偏置放大电路，第五十一电感L51与第五十一变压器T51的初级线圈组成直流逆变单元，放大后的太阳能电池PV的电压通过直流逆变单元转换成交流电。交流电感应到第五十一变压器T51的次级线圈两端的电流，经过第五十一二极管D51后给第五十二电容C52进行充电。其后闭合第五十一开关S51，使得第五十二电容C52通过第五十二变压器T52的初级线圈对外放电，根据第五十二变压器T52的线圈匝数比，在交流输出点即第五十二变压器T52的次级线圈可以获得更高的电压。用户如果希望获得其他额定电压的交流电输出，可以通过调节第五十一滑动变阻器W51来实现。

本实施例中，该逆变电路21还包括第五十四电阻R54，第五十四电阻R54的一端与第五十一变压器T51的次级线圈的另一端连接，第五十四电阻R54的另一端与第五十二电容C52的一端连接。第五十四电阻R54为限流电阻，用于进行过流保护，提高系统的安全性。

本实施例中，该逆变电路21还包括第五十五电阻R55，第五十五电阻R55的一端与第五十一开关S51的另一端连接，第五十五电阻R55的另一端与第五十一二极管D51的阴极连接。第五十五电阻R55为限流电阻，用于进行过流保护，提高系统的安全性。

值得一提的是，上述第五十一三极管Q51为PNP型三极管。第五十一变压器T51为升压变压器。当然，在本实施例的一些情况下，上述第五十一三极管Q51也可以为NPN型三极管，但这时逆变电路21的电路结构也要相应发生变化。

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，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，充电电路11的电压损失较传统使用二极管的充电电路降低近一半，提高了太阳能电池PV对蓄电池BAT的充电效率，充电效率较非PWM高3％-6％，延长了蓄电池BAT的用电时间，逆变电路21的电路结构简单，采用简单的电路结构即可实现对太阳能电池PV的交流输出，其能解决现有太阳能逆变电路复杂和体积庞大的问题。

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 (5)

1.一种具有可调节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十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十一电容、第十二电容、第十一稳压管、第十一三极管、第十二三极管、第十三MOS管和第十四MOS管，所述第十一三极管的基极与所述第十一电阻的一端连接，所述第十一电阻的另一端与所述控制电路连接，所述第十一三极管的发射极连接直流电源，所述第十一三极管的集电极通过所述第十二电阻分别与所述第十一电容的一端和第十三电阻的一端连接，所述第十二三极管的基极分别与所述第十一电容的另一端和第十四电阻的一端连接，所述第十二三极管的集电极分别与所述第十二电容的一端和第十五电阻的一端连接，所述第十五电阻的另一端与所述直流电源连接，所述第十二电容的另一端通过所述第十七电阻分别与所述第十三MOS管的栅极、第十一稳压管的阴极和第十四MOS管的栅极连接，所述第十二三极管的发射极通过所述第十六电阻分别与所述第十三MOS管的源极、第十一稳压管的阳极和第十四MOS管的源极连接，所述第十一稳压管的阳极还与所述第十四电阻的另一端连接，所述第十三电阻的另一端分别与所述第十三MOS管的漏极和所述太阳能电池的负极连接，所述第十四MOS管的漏极与所述蓄电池的负极连接，所述太阳能电池的正极与所述蓄电池的正极连接；

所述逆变电路包括第五十一电阻、第五十二电阻、第五十三电阻、第五十一滑动变阻器、第五十二滑动变阻器、第五十一电感、第五十一电容、第五十二电容、第五十一二极管、第五十一三极管、第五十一变压器和第五十二变压器，所述第五十一三极管的基极通过所述第五十一滑动变阻器分别与所述蓄电池的正极和第五十一电阻的一端连接，所述第五十一三极管的集电极与所述第五十二电阻的一端连接，所述第五十二电阻的另一端分别与所述第五十一电容的一端和所述蓄电池的负极连接，所述第五十一电容的另一端与所述第五十一变压器的初级线圈的一端连接，所述第五十一三极管的发射极通过所述第五十三电阻与所述第五十一变压器的初级线圈的另一端连接，所述第五十一电阻的另一端通过所述第五十一电感与所述第五十一变压器的初级线圈的另一端连接，所述第五十一变压器的次级线圈的一端通过所述第五十二滑动变阻器与所述第五十一二极管的阳极连接，所述第五十一变压器的次级线圈的另一端通过所述第五十四电阻分别与所述第五十二电容的一端和第五十一开关的一端连接，所述第五十一开关的另一端与所述第五十二变压器的次级线圈的一端连接，所述第五十二电容的另一端与所述第五十二变压器的次级线圈另一端连接，所述第五十二变压器的次级线圈与交流市电连接。

2.根据权利要求1所述的具有可调节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五十四电阻，所述第五十四电阻的一端与所述第五十一变压器的次级线圈的另一端连接，所述第五十四电阻的另一端与所述第五十二电容的一端连接。

3.根据权利要求2所述的具有可调节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，所述第五十五电阻的一端与所述第五十一开关的另一端连接，所述第五十五电阻的另一端与所述第五十一二极管的阴极连接。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的具有可调节逆变功能的太阳能空调系统，其特征在于，所述第五十一三极管为PNP型三极管。

5.根据权利要求4所述的具有可调节逆变功能的太阳能空调系统，其特征在于，所述第五十一变压器为升压变压器。