CN106482264B - 一种基于超级电容的太阳能空调及其控制方法 - Google Patents

一种基于超级电容的太阳能空调及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于超级电容的太阳能空调及其控制方法，方法包括：太阳能板、蓄电池、超级电容模块、DC/AC转换器、控制板及空调压缩机、风机；其中，太阳能板连接蓄电池和超级电容模块，蓄电池和超级电容模块分别连接DC/AC转换器的直流端，风机和空调压缩机分别连接DC/AC转换器的交流端；蓄电池和DC/AC转换器之间设有第一开关，超级电容模块和DC/AC转换器之间设有第二开关；控制板控制第一开关闭合时，超级电容模块输出供风机和空调压缩机工作的电能；控制板控制第二开关闭合时，蓄电池输出供风机和空调压缩机工作的电能。本发明的结构能够满足现有空调启动的瞬时电能需求，并且可以提高整体产品的寿命。

Description

一种基于超级电容的太阳能空调及其控制方法
技术领域
本发明涉及空调供电技术，具体涉及一种基于超级电容的太阳能空调及其控制方法。
背景技术
现有技术中提供有多种离网的太阳能空调，该些离网的太阳能空调大多由太阳能板为蓄电池充电，蓄电池为太阳能空调提供工作电能。
也就是说，离网的太阳能空调通过太阳能板与蓄电池配合供电。然而，在太阳能空调实际使用过程中，太阳能空调在启动时所需功率很大，蓄电池本身的特性导致无法瞬间输出大功率给压缩机启动，并且这样严重影响了蓄电池的使用寿命。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提出了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于超级电容的太阳能空调及其控制方法。
为此目的，第一方面，本发明提供一种基于超级电容的太阳能空调，包括：
太阳能板、蓄电池、超级电容模块、DC/AC转换器、控制板以及空调压缩机、风机；
其中，所述太阳能板连接所述蓄电池和所述超级电容模块，用于为所述蓄电池和所述超级电容模块充电；
所述蓄电池和所述超级电容模块分别连接所述DC/AC转换器的直流端，
所述风机和所述空调压缩机分别连接所述DC/AC转换器的交流端；
所述控制板连接所述DC/AC转换器，以控制所述DC/AC转换器将直流电转换为所述风机和所述空调压缩机使用的交流电；
所述蓄电池和所述DC/AC转换器之间设有第二开关，所述超级电容模块和所述DC/AC转换器之间设有第一开关；
其中，控制板控制所述第一开关闭合时，所述超级电容模块输出供所述风机和所述空调压缩机工作的电能；
控制板控制所述第二开关闭合时，所述蓄电池输出供所述风机和所述空调压缩机工作的电能。
可选地，所述第一开关为继电器K1，和/或，第二开关为继电器K2。
可选地，所述空调压缩机为使用交流电的压缩机，所述风机为交流风机。
可选地，所述太阳能板为多个，所述蓄电池和所述超级电容模块连接相同或不同的太阳能板。
可选地，所述太阳能板和所述蓄电池之间通过电能转换电路连接；
所述太阳能板和所述超级电容之间通过电能转换电路连接。
第二方面，本发明还提供一种基于上述任一所述的太阳能空调的控制方法，包括：
太阳能板吸收太阳光，转化为电能存储在所述蓄电池和所述超级电容模块中；
在太阳能空调开启时，所述控制板控制第一开关闭合，第二开关打开，所述超级电容模块输出直流电，经过DC/AC转换器转换为交流电供空调压缩机和所述风机工作；
太阳能空调开启第一预设时间后，所述控制板控制第一开关打开，所述第二开关闭合，所述蓄电池输出直流电，经过DC/AC转换器转换为交流电供空调压缩机和所述风机工作。
可选地，所述方法还包括：
空调压缩机运行第二预设时间段后停止工作并再启动时，所述控制板控制第一开关闭合，所述超级电容模块和所述蓄电池同时输出直流电，经过DC/AC转换器转换为交流电供空调压缩机和所述风机工作。
第三方面，本发明还提供一种基于超级电容的太阳能空调，包括：
太阳能板、蓄电池、超级电容模块、DC/AC转换器、控制板以及空调压缩机、风机；
其中，所述太阳能板连接所述蓄电池和所述超级电容模块，用于为所述蓄电池和所述超级电容模块充电；
所述超级电容模块通过第一开关分别连接所述风机、DC/AC转换器的直流端；
所述蓄电池通过第二开关分别连接所述风机、DC/AC转换器的直流端；
所述空调压缩机分别连接所述DC/AC转换器的交流端；以及
所述控制板连接所述DC/AC转换器，以控制所述DC/AC转换器将直流电转换为所述空调压缩机使用的交流电；
其中，控制板控制所述第一开关闭合时，所述超级电容模块输出供所述风机和所述空调压缩机工作的电能；
控制板控制所述第二开关闭合时，所述蓄电池输出供所述风机和所述空调压缩机工作的电能。
可选地，所述空调压缩机为使用交流电的压缩机，所述风机为直流风机。
第四方面，本发明还提供一种基于上述太阳能空调的控制方法，包括：
太阳能板吸收太阳光，转化为电能存储在所述蓄电池和所述超级电容模块中；
在太阳能空调开启时，所述控制板控制第一开关闭合，第二开关打开，所述超级电容模块输出直流电供风机工作，以及输出的直流电经过DC/AC转换器转换为交流电供空调压缩机工作；
太阳能空调开启第一预设时间后，所述控制板控制第一开关打开，所述第二开关闭合，所述蓄电池输出直流电供风机工作，以及输出的直流电经过DC/AC转换器转换为交流电供空调压缩机工作。
由上述技术方案可知，本发明提出的基于超级电容的太阳能空调及其控制方法，通过设置连接太阳能板的超级电容模块，实现超级电容储能，进而通过控制器控制开关闭合以满足现有空调启动的瞬时电能需求，并且可以提高整体产品的寿命。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的基于超级电容的太阳能空调的流电路原理图；
图2为本发明另一实施例提供的基于超级电容的太阳能空调的流电路原理图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1示出了本发明一实施例提供的基于超级电容的太阳能空调的流电路原理图，如图1所示，本实施例的基于超级电容的太阳能空调包括：太阳能板、蓄电池、超级电容模块(图1中为超容模块)、DC/AC转换器、控制板以及空调压缩机、风机；
其中，所述太阳能板连接所述蓄电池和所述超级电容模块，用于为所述蓄电池和所述超级电容模块充电；即，太阳能板在有光照时输出电能。所述蓄电池和所述超级电容模块存储电能。
在实际应用中，太阳能板和所述蓄电池之间可通过电能转换电路连接；太阳能板和所述超级电容之间可通过电能转换电路连接。
本实施例中的蓄电池和所述超级电容模块分别连接所述DC/AC转换器的直流端，
所述风机和所述空调压缩机分别连接所述DC/AC转换器的交流端；
所述控制板连接所述DC/AC转换器，以控制所述DC/AC转换器将直流电转换为交流电；
所述蓄电池和所述DC/AC转换器之间设有第二开关，所述超级电容模块和所述DC/AC转换器之间设有第一开关；
控制板控制所述第一开关闭合时，第二开关打开时所述超级电容模块输出供所述风机和所述空调压缩机工作的电能；
控制板控制所述第二开关闭合时，所述蓄电池输出供所述风机和所述空调压缩机工作的电能。
也就是说，所述控制板检测空调电能需求变化，进而控制第一开关和第二开关开合。
举例来说，上述的第一开关可为继电器K1，和/或，上述的第二开关可为继电器K2。
本实施例中的DC/AC转换器可将超级电容模块、蓄电池中的直流电转换交流电供压缩机、风机使用。本实施例的压缩机可为一般单相交流压缩机，在空调中作压缩冷媒使用。风机可为交流风机。
通常，所述太阳能板为多个子太阳能板组合的结构。特别地，在太阳能板为多个时，所述蓄电池和所述超级电容模块连接的所述太阳能板可相同或可不同。
本实施例的太阳能空调，通过设置连接太阳能板的超级电容模块，实现超级电容储能，进而通过控制器控制开关闭合以满足现有空调启动的瞬时电能需求，并且可以提高整体产品的寿命。
另外，本发明实施例还提供一种上述任意一种太阳能空调的控制方法，该包括：
第一步：太阳能板吸收太阳光，输出直流电存储在所述蓄电池和所述超级电容模块中，在太阳能空调开启时，所述控制板控制第一开关闭合，第二开关打开，所述超级电容模块输出直流电，经过DC/AC转换器转换为交流电供空调压缩机和所述风机工作；
第二步：太阳能空调开启第一预设时间后，所述控制板控制第一开关打开，所述第二开关闭合，所述蓄电池输出直流电，经过DC/AC转换器转换为交流电供空调压缩机和所述风机工作。
另外，上述方法还包括下述的第三步：
第三步：空调压缩机运行第二预设时间段后停止工作再启动时，所述控制板控制第一开关闭合，所述超级电容模块和所述蓄电池同时输出直流电，经过DC/AC转换器转换为交流电供空调压缩机和所述风机工作。
本实施例中的储能过程为有光条件下，太阳能板吸收太阳光，输出直流电存储在蓄电池和超级电容模块中。
放电过程可为空调开启瞬间，继电器K1闭合，超级电容模块输出电能，经过DC/AC转换供压缩机和风机工作。
空调启动完毕后继电器K1断开，继电器K2闭合，由蓄电池输出电能供空调工作。
补偿过程为，压缩机运行一段时间后停止，之后再需启动时K1闭合，由超级电容和蓄电池同时输出电能给空调供电。
由此，本实施例的太阳能空调，能够满足现有空调启动的瞬时电能需求，并且可以提高整体产品的寿命。
第三方面，本发明实施例还提供一种基于超级电容的太阳能空调，如图2所示，本实施例的太阳能空调包括：太阳能板、蓄电池、超级电容模块、DC/AC转换器、控制板以及空调压缩机、风机；
其中，所述太阳能板连接所述蓄电池和所述超级电容模块，用于为所述蓄电池和所述超级电容模块充电；
所述超级电容模块通过第一开关分别连接所述风机、DC/AC转换器的直流端；
所述蓄电池通过第二开关分别连接所述风机、DC/AC转换器的直流端；
所述空调压缩机分别连接所述DC/AC转换器的交流端；以及
所述控制板连接所述DC/AC转换器，以控制所述DC/AC转换器将直流电转换为所述空调压缩机使用的交流电；
其中，控制板控制所述第一开关闭合时，所述超级电容模块输出供所述风机和所述空调压缩机工作的电能；
控制板控制所述第二开关闭合时，所述蓄电池输出供所述风机和所述空调压缩机工作的电能。
应说明的是，本实施例中的空调压缩机为使用交流电的压缩机，风机为直流风机。
另外，本实施例中的第一开关和第二开关均为继电器。
进一步地，基于上述图2所示的太阳能空调的控制方法可包括下述的步骤：
第一步：太阳能板吸收太阳光，转化为电能存储在所述蓄电池和所述超级电容模块中；在太阳能空调开启时，所述控制板控制第一开关闭合，第二开关打开，所述超级电容模块输出直流电供风机工作，以及输出的直流电经过DC/AC转换器转换为交流电供空调压缩机工作；
第二步：太阳能空调开启第一预设时间后，所述控制板控制第一开关打开，所述第二开关闭合，所述蓄电池输出直流电供风机工作，以及输出的直流电经过DC/AC转换器转换为交流电供空调压缩机工作。
可选地，上述方法还可包括下述的第三步：
第三步：空调压缩机运行第二预设时间段后停止工作再启动时，所述控制板控制第一开关闭合，所述超级电容模块和所述蓄电池同时输出直流电供风机工作，以及输出的直流电经过DC/AC转换器转换为交流电供空调压缩机工作。
本实施例的太阳能空调，通过设置连接太阳能板的超级电容模块，实现超级电容储能，进而通过控制器控制开关闭合以满足现有空调启动的瞬时电能需求，并且可以提高整体产品的寿命。
本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。
本领域技术人员可以理解，实施例中的各步骤可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (9)

1.一种基于超级电容的太阳能空调，其特征在于，包括：
太阳能板、蓄电池、超级电容模块、DC/AC转换器、控制板以及空调压缩机、风机；
其中，所述太阳能板连接所述蓄电池和所述超级电容模块，用于为所述蓄电池和所述超级电容模块充电；
所述蓄电池和所述超级电容模块分别连接所述DC/AC转换器的直流端，且所述超级电容模块和所述蓄电池并联，
所述风机和所述空调压缩机分别连接所述DC/AC转换器的交流端；
所述控制板连接所述DC/AC转换器，以控制所述DC/AC转换器将直流电转换为所述风机和所述空调压缩机使用的交流电；
所述蓄电池和所述DC/AC转换器之间设有第二开关，所述超级电容模块和所述DC/AC转换器之间设有第一开关；
其中，在太阳能空调开启时，控制板控制所述第一开关闭合，所述第二开关打开，所述超级电容模块输出供所述风机和所述空调压缩机工作的电能；
太阳能空调开启第一预设时间后，控制板控制第一开关打开，所述第二开关闭合，所述蓄电池输出供所述风机和所述空调压缩机工作的电能；
空调压缩机运行第二预设时间段后停止工作并再启动时，控制板控制所述第一开关和所述第二开关均闭合，所述蓄电池和所述超级电容均输出供所述风机和所述空调压缩机工作的电能。
2.根据权利要求1所述的太阳能空调，其特征在于，所述第一开关为继电器(K1)，和/或，第二开关为继电器(K2)。
3.根据权利要求1所述的太阳能空调，其特征在于，所述空调压缩机为使用交流电的压缩机，所述风机为交流风机。
4.根据权利要求1所述的太阳能空调，其特征在于，所述太阳能板为多个，所述蓄电池和所述超级电容模块连接相同或不同的太阳能板。
5.根据权利要求1至4任一所述的太阳能空调，其特征在于，所述太阳能板和所述蓄电池之间通过电能转换电路连接；
所述太阳能板和所述超级电容之间通过电能转换电路连接。
6.一种基于上述权利要求1至5任一所述的太阳能空调的控制方法，其特征在于，包括：
太阳能板吸收太阳光，转化为电能存储在所述蓄电池和所述超级电容模块中；
在太阳能空调开启时，所述控制板控制第一开关闭合，第二开关打开，所述超级电容模块输出直流电，经过DC/AC转换器转换为交流电供空调压缩机和所述风机工作；
太阳能空调开启第一预设时间后，所述控制板控制第一开关打开，所述第二开关闭合，所述蓄电池输出直流电，经过DC/AC转换器转换为交流电供空调压缩机和所述风机工作；
空调压缩机运行第二预设时间段后停止工作并再启动时，所述控制板控制所述第一开关和所述第二开关均闭合，所述超级电容模块和所述蓄电池同时输出直流电，经过DC/AC转换器转换为交流电供空调压缩机和所述风机工作。
7.一种基于超级电容的太阳能空调，其特征在于，包括：
太阳能板、蓄电池、超级电容模块、DC/AC转换器、控制板以及空调压缩机、风机；
其中，所述太阳能板连接所述蓄电池和所述超级电容模块，用于为所述蓄电池和所述超级电容模块充电；
所述超级电容模块通过第一开关分别连接所述风机、DC/AC转换器的直流端；
所述蓄电池通过第二开关分别连接所述风机、DC/AC转换器的直流端；
所述空调压缩机分别连接所述DC/AC转换器的交流端，且所述超级电容模块和所述蓄电池并联；以及
所述控制板连接所述DC/AC转换器，以控制所述DC/AC转换器将直流电转换为所述空调压缩机使用的交流电；
其中，在太阳能空调开启时，控制板控制所述第一开关闭合，所述第二开关打开，所述超级电容模块输出供所述风机和所述空调压缩机工作的电能；
太阳能空调开启第一预设时间后，控制板控制所述第二开关闭合，所述第一开关打开，所述蓄电池输出供所述风机和所述空调压缩机工作的电能；
空调压缩机运行第二预设时间段后停止工作并再启动时，控制板控制所述第一开关和所述第二开关均闭合，所述蓄电池和所述超级电容均输出供所述风机和所述空调压缩机工作的电能。
8.根据权利要求7所述的太阳能空调，其特征在于，所述空调压缩机为使用交流电的压缩机，所述风机为直流风机。
9.一种基于上述权利要求7或8所述的太阳能空调的控制方法，其特征在于，包括：
太阳能板吸收太阳光，转化为电能存储在所述蓄电池和所述超级电容模块中；
在太阳能空调开启时，所述控制板控制第一开关闭合，第二开关打开，所述超级电容模块输出直流电供风机工作，以及输出的直流电经过DC/AC转换器转换为交流电供空调压缩机工作；
太阳能空调开启第一预设时间后，所述控制板控制第一开关打开，所述第二开关闭合，所述蓄电池输出直流电供风机工作，以及输出的直流电经过DC/AC转换器转换为交流电供空调压缩机工作；
空调压缩机运行第二预设时间段后停止工作并再启动时，控制板控制所述第一开关和所述第二开关均闭合，所述超级电容模块和所述蓄电池同时输出直流电供风机工作，以及输出的直流电经过DC/AC转换器转换为交流电供空调压缩机工作。
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