CN106253438A - 具有充电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充电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，充电电路包括第二十一至第二十二二极管、第二十三发光二极管、第二十至第二十八电阻、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，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、安装方便、成本较低、可靠性较高、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

具有充电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，特别涉及一种具有充电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。

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。

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、安装方便、成本较低、可靠性较高、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充电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：构造一种具有充电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充电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充电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充电和电源防雷功能的太阳能空调系统中，所述第二十一三极管为PNP型三极管。

实施本发明的具有充电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，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；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、安装方便、成本较低、可靠性较高、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为本发明具有充电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为所述实施例中充电电路的电路原理图；

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。

在本发明具有充电和电源防雷功能的太阳能空调系统实施例中，该具有充电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，该具有充电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充电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。本实施例中，第二十一三极管Q21为PNP型三极管。当然，在本实施例的一些情况下，第二十一三极管Q21也可以为NPN型三极管，但这时充电电路11的电路结构也会相应发生变化。

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，充电电路11具有安装方便、成本低廉和使用可靠的优点。

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)

1.一种具有充电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所述的具有充电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所述的具有充电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充电和电源防雷功能的太阳能空调系统，其特征在于，所述第二十一三极管为PNP型三极管。