CN106300604A - 具有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，防雷电路包括第六十一熔断器、第六十一电阻、第六十二电阻、第一压敏电阻、第二压敏电阻、第六十一二极管、第六十二发光二极管和放电管。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、成本较低、能实现良好的防雷效果。

Description

具有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，但成本会大幅度上升。

现有的太阳能空调系统所采用的防雷电路的结构较为复杂，成本较高，同时也不方便进行维护，另外，其防雷效果也不太理想。

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、成本较低、能实现良好的防雷效果的具有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；

所述防雷电路包括第六十一熔断器、第六十一电阻、第六十二电阻、第一压敏电阻、第二压敏电阻、第六十一二极管、第六十二发光二极管和放电管，所述第六十一熔断器的一端与火线连接，所述第六十一熔断器的另一端与所述第六十一电阻的一端连接，所述第六十一电阻的另一端分别与所述第六十一二极管的阳极和第一压敏电阻的一端连接，所述第六十一二极管的阴极与所述第六十二发光二极管的阳极连接，所述第六十二发光二极管的阴极通过所述第六十二电阻与零线连接，所述第一压敏电阻的另一端分别与所述第二压敏电阻的一端和放电管的一端连接，所述第二压敏电阻的另一端与所述零线连接，所述放电管的另一端接地。

在本发明所述的具有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一压敏电阻的一端连接。

在本发明所述的具有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零线连接，所述第六十四电阻的另一端分别与所述第六十二电阻的另一端和第二压敏电阻的另一端连接。

在本发明所述的具有防雷功能的太阳能空调系统中，所述第十一三极管为PNP型三极管。

在本发明所述的具有防雷功能的太阳能空调系统中，所述第十二三极管为NPN型三极管。

在本发明所述的具有防雷功能的太阳能空调系统中，所述第十三MOS管和第十四MOS管均为N沟道MOS管。

实施本发明的具有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，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；防雷电路通过连接于零线和火线之间的两个支路来实现防雷，当无雷电进入时，两个支路均处于高阻状态，当有雷电进入时，雷电迅速通过第一压敏电阻和第二压敏电阻间的连接点导通放电管放电，将雷电导入到大地中，实现良好的防雷效果，保护用电设备；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、成本较低、能实现良好的防雷效果。

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。

在本发明具有防雷功能的太阳能空调系统实施例中，该具有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，但这时充电电路的电路结构也要相应发生变化。

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包括第六十一熔断器F61、第六十一电阻R61、第六十二电阻R62、第一压敏电阻YM1、第二压敏电阻YM2、第六十一二极管D61、第六十二发光二极管D62和放电管A1，其中，本实施例中，第六十一二极管D61、第六十二发光二极管D62和第六十二电阻串联形成第一支路，第一压敏电阻YM1和第二压敏电阻YM2串联形成第二支路。第六十一熔断器F61用于对该防雷电路14进行波保护，第六十一电阻R61和第六十二电阻R62均为限流电阻，第六十一电阻R61用于对整个防雷电路进行过流保护，第六十二电阻R62用于对第一支路进行过流保护，提高系统的安全性能。第六十一二极管D61为快速导通二极管。

本实施例中，第六十一熔断器F61的一端与火线L连接，第六十一熔断器F61的另一端与第六十一电阻R61的一端连接，第六十一电阻R61的另一端分别与第六十一二极管D61的阳极和第一压敏电阻YM1的一端连接，第六十一二极管D61的阴极与第六十二发光二极管D62的阳极连接，第六十二发光二极管D62的阴极通过第六十二电阻R62与零线N连接，第一压敏电阻YM1的另一端分别与第二压敏电阻YM2的一端和放电管A1的一端连接，第二压敏电阻YM2的另一端与零线N连接，放电管A1的另一端接地。

通过连接于零线N和火线L之间的两个支路来实现防雷，当无雷电进入时，两个支路均处于高阻状态，当有雷电进入，雷电迅速通过第一压敏电阻YM1和第二压敏电阻YM2间的连接点导通放电管A1放电，将雷电导入到大地中，实现良好的防雷效果，保护用电设备。在雷电产生时，第六十二发光二极管D62能够发光，对雷电进入具有指示作用。上述防雷电路14还包括接地端E，接地端E直接接地GND。该防雷电路14的电路结构简单、成本较低、能实现良好的防雷效果。

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的另一端与第一压敏电阻YM1的一端连接。第六十三电阻R63为限流电阻，用于对第二支路进行过流保护，这样可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的一端与零线N连接，第六十四电阻R64的另一端分别与第六十二电阻R62的另一端和第二压敏电阻YM2的另一端连接。第六十四电阻R64为限流电阻，用户对整个防雷电路14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；防雷电路14通过连接于零线N和火线L之间的两个支路来实现防雷，当无雷电进入时，两个支路均处于高阻状态，当有雷电进入，雷电迅速通过第一压敏电阻YM1和第二压敏电阻YM2之间的连接点导通放电管A1放电，将雷电导入到大地中，实现良好的防雷效果，保护用电设备。

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。

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 (6)

1.一种具有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；

所述防雷电路包括第六十一熔断器、第六十一电阻、第六十二电阻、第一压敏电阻、第二压敏电阻、第六十一二极管、第六十二发光二极管和放电管，所述第六十一熔断器的一端与火线连接，所述第六十一熔断器的另一端与所述第六十一电阻的一端连接，所述第六十一电阻的另一端分别与所述第六十一二极管的阳极和第一压敏电阻的一端连接，所述第六十一二极管的阴极与所述第六十二发光二极管的阳极连接，所述第六十二发光二极管的阴极通过所述第六十二电阻与零线连接，所述第一压敏电阻的另一端分别与所述第二压敏电阻的一端和放电管的一端连接，所述第二压敏电阻的另一端与所述零线连接，所述放电管的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的具有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一压敏电阻的一端连接。

3.根据权利要求2所述的具有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零线连接，所述第六十四电阻的另一端分别与所述第六十二电阻的另一端和第二压敏电阻的另一端连接。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的具有防雷功能的太阳能空调系统，其特征在于，所述第十一三极管为PNP型三极管。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的具有防雷功能的太阳能空调系统，其特征在于，所述第十二三极管为NPN型三极管。

6.根据权利要求1至3任意一项所述的具有防雷功能的太阳能空调系统，其特征在于，所述第十三MOS管和第十四MOS管均为N沟道MOS管。