CN106208329A - 具有控制和电源防雷功能的太阳能空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有控制和电源防雷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，防雷电路包括第六十一至第六十二电阻、第六十一至第六十三压敏电阻、第六十一熔断器至第六十四熔断器和气体放电管。本发明可以有效防雷、提高系统安全性能、具有较好的自启动能力、避免出现死循环状态能吸收空调受到的雷击浪涌、保护空调不会被雷击浪涌损坏。

Description

具有控制和电源防雷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，特别涉及一种具有控制和电源防雷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。

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。

许多用户在将空调关机后没有拔掉电源线的习惯，这样空调仍然与市电连接。在雷雨天里，市电的输电线路非常容易受到雷击，一旦受到雷击，市电的输电线路中便会产生浪涌，此时与市电连接的空调就会受到雷击浪涌的冲击，容易受损。

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、具有较好的自启动能力、避免出现死循环状态、能吸收空调受到的雷击浪涌、保护空调不会被雷击浪涌损坏的具有控制和电源防雷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：构造一种具有控制和电源防雷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；

所述防雷电路包括第六十一电阻、第六十二电阻、第六十一压敏电阻、第六十二压敏电阻、第六十三压敏电阻、第六十一熔断器、第六十二熔断器、第六十三熔断器、第六十四熔断器和气体放电管，所述第六十一电阻的一端与所述直流电源的零线连接，所述第六十一电阻的另一端分别与所述第六十四熔断器的一端和第六十一压敏电阻的一端连接，所述第六十一压敏电阻的另一端分别与所述第六十一熔断器的一端和第六十二熔断器的一端连接，所述第六十一熔断器的另一端与所述直流电源的火线连接，所述第六十三熔断器的一端与所述直流电源的火线连接，所述第六十三熔断器的另一端通过所述第六十二压敏电阻与所述气体放电管的一端连接，所述第六十四熔断器的另一端通过所述第六十三压敏电阻与所述放电气体管的一端连接，所述放电气体管的另一端接地。

在本发明所述的具有控制和电源防雷功能的太阳能空调系统中，所述防雷电路还包括第六十三电阻，所述第六十三电阻的一端与所述第六十一电阻的另一端连接，所述第六十三电阻的另一端与所述第六十四熔断器的一端连接。

在本发明所述的具有控制和电源防雷功能的太阳能空调系统中，所述防雷电路还包括第六十四电阻，所述第六十四电阻的一端与所述直流电源的火线连接，所述第六十四电阻的另一端与所述第六十三熔断器的一端连接。

在本发明所述的具有控制和电源防雷功能的太阳能空调系统中，所述第三十一MOS管为N沟道MOS管。

实施本发明的具有控制和电源防雷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，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；差模雷击浪涌和共模雷击浪涌都被防雷电路吸收，不会流至空调的其他电路中，从而保护空调不会被雷击浪涌损坏；所以其可以有效防雷、提高系统安全性能、具有较好的自启动能力、避免出现死循环状态、能吸收空调受到的雷击浪涌、保护空调不会被雷击浪涌损坏。

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为本发明具有控制和电源防雷功能的太阳能空调系统一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中控制电路的电路原理图；

图3为所述实施例中防雷电路的电路原理图。

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。

在本发明具有控制和电源防雷功能的太阳能空调系统实施例中，该具有控制和电源防雷功能的太阳能空调系统的结构示意图如图1所示。图1中，该具有控制和电源防雷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控制和电源防雷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作为交流源，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为本实施例中控制电路的电路原理图。图2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3是本实施例中防雷电路的电路原理图。图3中，该防雷电路14包括第六十一电阻R61、第六十二电阻R62、第六十一压敏电阻VR61、第六十二压敏电阻VR62、第六十三压敏电阻VR63、第六十一熔断器F61、第六十二熔断器F62、第六十三熔断器F63、第六十四熔断器F64和气体放电管FD1。其中，第六十一电阻R61的一端与直流电源VDD的零线N(具体是直流电源的输入接口的零线)连接，第六十一电阻R61的另一端分别与第六十四熔断器F64的一端和第六十一压敏电阻VR61的一端连接，第六十一压敏电阻VR61的另一端分别与第六十一熔断器F61的一端和第六十二熔断器F62的一端连接，第六十一熔断器的F61另一端与直流电源VDD的火线L连接，第六十三熔断器F63的一端与直流电源VDD的火线L连接，第六十三熔断器F63的另一端通过第六十二压敏电阻VR62与气体放电管FD1的一端连接，第六十四熔断器F64的另一端通过第六十三压敏电阻VR63与放电气体管FD1的一端连接，放电气体管FD1的另一端接地。

其中，第六十一电阻R61和第六十二电阻R62均为限流电阻。用于对直流电源的火线和零线之间的回路进行过流保护，提高系统的安全性能。

有差模雷击浪涌从直流电源VDD的火线L和零线N之间过来时，第六十一压敏电阻VR61的阻值迅速降低，将直流电源VDD的火线L和零线N短接，差模雷击浪涌由此被消除。有共模雷击浪涌从直流电源VDD的火线L和地GND之间或者零线N与地GND之间过来时，第六十二压敏电阻VR62或第六十三压敏电阻VR1的阻值迅速降低，将该共模雷击浪涌引到气体放电管FD1中，气体放电管FD1迅速被击穿而开始放电，共模雷击浪涌由此被消除。由此可见，差模雷击浪涌和共模雷击浪涌都被防雷电路14吸收，不会流至空调的其他电路中，从而保护空调不会被雷击浪涌损坏。所以其能吸收空调受到的雷击浪涌、保护空调不会被雷击浪涌损坏。

如果从直流电源VDD的火线L和零线N之间过来的差模雷击浪涌的电流过大，第六十一熔断器F61就会熔断；如果从直流电源VDD的火线L和地GND之间或者零线N与地GND之间过来共模雷击浪涌的电流过大，第六十三熔断器F63或第六十四熔断器F64就会熔断，第六十二熔断器F62(直流电源VDD的常规保险丝)也会熔断，从而切断直流电源VDD。

本实施例中，该防雷电路14还包括第六十三电阻R63，第六十三电阻R63的一端与第六十一电阻R61的另一端连接，第六十三电阻R63的另一端与第六十四熔断器F64的一端连接。第六十三电阻R63为限流电阻，用于对直流电源VDD的零线N与地GND之间的回路进行过流保护，进一步提高系统的安全性能。

本实施例中，该防雷电路14还包括第六十四电阻R64，第六十四电阻R64的一端与直流电源VDD的火线L连接，第六十四电阻R64的另一端与第六十三熔断器的F63一端连接。第六十四电阻R64为限流电阻，用于对直流电源VDD的火线L与地GND之间的回路进行过流保护，更进一步提高系统的安全性能。

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；在直流电源VDD的火线L和零线N之间、火线L与地GND之间和零线N与地GND之间均连接压敏电阻，有差模雷击浪涌从直流电源VDD的火线L和零线N之间过来时，第六十一压敏电阻VR61的阻值迅速降低，将直流电源VDD的火线L和零线N短接，差模雷击浪涌由此被消除，有共模雷击浪涌从直流电源VDD的火线L和地GND之间或者零线N与地GND之间过来时，第六十二压敏电阻VR62或第六十三压敏电阻VR63的阻值迅速降低，将该共模雷击浪涌引到气体放电管FD1中，气体放电管FD1迅速被击穿而开始放电，共模雷击浪涌由此被消除。由此可见，差模雷击浪涌和共模雷击浪涌都被防雷电路吸收，不会流至空调的其他电路中，从而保护空调不会被雷击浪涌损坏。另外，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。

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 (4)

1.一种具有控制和电源防雷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；

所述防雷电路包括第六十一电阻、第六十二电阻、第六十一压敏电阻、第六十二压敏电阻、第六十三压敏电阻、第六十一熔断器、第六十二熔断器、第六十三熔断器、第六十四熔断器和气体放电管，所述第六十一电阻的一端与所述直流电源的零线连接，所述第六十一电阻的另一端分别与所述第六十四熔断器的一端和第六十一压敏电阻的一端连接，所述第六十一压敏电阻的另一端分别与所述第六十一熔断器的一端和第六十二熔断器的一端连接，所述第六十一熔断器的另一端与所述直流电源的火线连接，所述第六十三熔断器的一端与所述直流电源的火线连接，所述第六十三熔断器的另一端通过所述第六十二压敏电阻与所述气体放电管的一端连接，所述第六十四熔断器的另一端通过所述第六十三压敏电阻与所述放电气体管的一端连接，所述放电气体管的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的具有控制和电源防雷功能的太阳能空调系统，其特征在于，所述防雷电路还包括第六十三电阻，所述第六十三电阻的一端与所述第六十一电阻的另一端连接，所述第六十三电阻的另一端与所述第六十四熔断器的一端连接。

3.根据权利要求2所述的具有控制和电源防雷功能的太阳能空调系统，其特征在于，所述防雷电路还包括第六十四电阻，所述第六十四电阻的一端与所述直流电源的火线连接，所述第六十四电阻的另一端与所述第六十三熔断器的一端连接。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的具有控制和电源防雷功能的太阳能空调系统，其特征在于，所述第三十一MOS管为N沟道MOS管。