CN108123530A - 一种光伏智能充电系统 - Google Patents

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CN108123530A CN201611057513.1A CN201611057513A CN108123530A CN 108123530 A CN108123530 A CN 108123530A CN 201611057513 A CN201611057513 A CN 201611057513A CN 108123530 A CN108123530 A CN 108123530A
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Abstract

一种光伏智能充电系统属于充电系统技术领域，尤其涉及一种光伏智能充电系统。本发明提供一种充电速度快、效率较高的光伏智能充电系统。本发明包括电能传输电路、稳压电路、过电压保护控制电路、过放电保护控制部分和自动跟踪控制器；所述电能传输电路包括光伏电池，光伏电池输出端一路经过开关变压器Ｔ１的１绕组加至开关管Ｑ１的集电极，另一路经过Ｒ１为Ｑ１提供基极电压；当基极的电压为高电平时，Ｑ１开始导通。

Description

一种光伏智能充电系统
技术领域
本发明属于充电系统技术领域，尤其涉及一种光伏智能充电系统。
背景技术
随着无线技术的发展，无线网络技术越来越多投入到实际应用中，无线传感器网络一般分布范围较广，架设供电线路，投资大，维护成本高。如采取干电池方式供电，则每个节点的电源供电能力有限，对每个节点更换电池不仅费时、费力，增加成本，而且影响工作效率。能否稳定持续的供电，成为制约油田无线示功仪及其无线网络发展的一个重要因素，太阳能技术的发展使供电方式产生了飞跃式的发展，已经成为油田无线示功仪及其中继网络节点供电方式的发展方向。本文拟对油田监测示功仪及中继网络节点设计一种智能化、免维护型的太阳能充电电路，为无线网络节点供电。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种充电速度快、效率较高的光伏智能充电系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括电能传输电路、稳压电路、过电压保护控制电路、过放电保护控制部分和自动跟踪控制器。
所述电能传输电路包括光伏电池，光伏电池输出端一路经过开关变压器Ｔ１的１绕组加至开关管Ｑ１的集电极，另一路经过Ｒ１为Ｑ１提供基极电压。当基极的电压为高电平时，Ｑ１开始导通，变压器Ｔ１的２绕组中产生正负的电动势，经Ｔ１耦合，在Ｔ１的绕组中产生正负的感应电动势，此电动势经Ｒ５，Ｃ２叠加到Ｑ１的基极，使Ｑ１迅速饱和导通。变压器Ｔ１的绕组中感应出的电动势通过Ｒ５，Ｃ２，使Ｑ１迅速进入截止状态。经Ｒ１对Ｃ２的不断充电，Ｑ１又开始导通，进入下一轮的开关振荡状态。在导通期间，Ｔ１变压器的副边绕组经整流二极管Ｄ４向外输送能量。
所述稳压电路由稳压管Ｄ０、三极管Ｑ２元件组成。当负载减轻或太阳能组件输出电压升高时，Ａ点电压上升。当该电压大于１Ｖ时，Ｄ０击穿，Ｑ２导通，使Ｑ１提前截止，当负载过重时，Ｑ１的电流增大，Ｒ４上的压降也随之增大。当该电压大于７Ｖ时，Ｑ２导通，Ｑ１截止，截止期间变压器Ｔ１的绕组感应出的尖峰脉冲击穿开关管Ｑ１，并联了尖峰脉冲吸收电路。
所述过电压保护控制电路包括整流二极管Ｄ４，整流二极管Ｄ４接过电压保护继电器输出。充电控制管理芯片ＭＣＰ７３８３１。当Ｗ１的电压超过６Ｖ，Ｑ１断开输出电路，ＭＣＰ７３８３１断电。
所述过放电保护控制部分采用了ＬＭ２９０３芯片，Ｒ１２，Ｒ１４分压后接至ＬＭ２０９３的３脚。当电压值小于５Ｖ时，分压值小于４Ｖ，ＬＭ２９０３的１脚由高电平转变为低电平，Ｑ４由导通转变为截止状态，Ｑ６饱和导通，Ｑ２工作，同时过放红色指示灯亮。
所述自动跟踪控制器包括光敏传感器，光敏传感器分别由两只光敏电阻串联交叉组合而成。每一组两只光敏电阻中的一只为比较器的上偏置电阻，另一只为下偏置电阻。一只检测太阳光照，另一只则检测环境光照，送至比较器输入端的比较电平始终为两者光照之差。光敏电阻ＲＴ１，ＲＴ２与电位器Ｒ２７和光敏电阻ＲＴ３，ＲＴ４与电位器Ｒ２８分别构成光敏传感电路。将ＲＴ１和ＲＴ３安装在垂直遮阳板的一侧，ＲＴ４和ＲＴ２安装在另一侧。当ＲＴ１，ＲＴ２，ＲＴ３和ＲＴ４同时受环境自然光线作用时，Ｒ２７和Ｒ２８的中心点电压不变。当只有ＲＴ１，ＲＴ３受太阳光照射，ＲＴ１的内阻减小，ＬＭ２９０３的５脚电位升高，７脚输出高电平，三极管Ｑ７导通。
作为一种优选方案，本发明所述光伏电池为十五个，各光伏电池串联连接。
作为另一种优选方案，本发明还包括充电管理部分，充电管理部分采用ＭＣＰ７３８３１芯片，ＣＰ７３８３１芯片的ＰＲＯＧ接口通过外接电阻接到到电源ＶＳＳ。
本发明有益效果。
本发明采用低噪声、高速度的ＣＭＯＳ型电压调节器，具有高精度的恒压、恒流输出。电过压保护、锂电池过放电保护功能，使锂电池充、放电安全可靠。自动跟踪太阳的功能，太阳能采集板始终保持对准太阳，充分利用太阳能。
附图说明
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明电路原理图。
具体实施方式
如图所示，本发明包括电能传输电路、稳压电路、过电压保护控制电路、过放电保护控制部分和自动跟踪控制器。
所述电能传输电路包括光伏电池，光伏电池输出端一路经过开关变压器Ｔ１的１绕组加至开关管Ｑ１的集电极，另一路经过Ｒ１为Ｑ１提供基极电压。当基极的电压为高电平时，Ｑ１开始导通，变压器Ｔ１的２绕组中产生正负的电动势，经Ｔ１耦合，在Ｔ１的绕组中产生正负的感应电动势，此电动势经Ｒ５，Ｃ２叠加到Ｑ１的基极，使Ｑ１迅速饱和导通。变压器Ｔ１的绕组中感应出的电动势通过Ｒ５，Ｃ２，使Ｑ１迅速进入截止状态。经Ｒ１对Ｃ２的不断充电，Ｑ１又开始导通，进入下一轮的开关振荡状态。在导通期间，Ｔ１变压器的副边绕组经整流二极管Ｄ４向外输送能量。
所述稳压电路由稳压管Ｄ０、三极管Ｑ２元件组成。当负载减轻或太阳能组件输出电压升高时，Ａ点电压上升。当该电压大于１Ｖ时，Ｄ０击穿，Ｑ２导通，使Ｑ１提前截止，当负载过重时，Ｑ１的电流增大，Ｒ４上的压降也随之增大。当该电压大于７Ｖ时，Ｑ２导通，Ｑ１截止，截止期间变压器Ｔ１的绕组感应出的尖峰脉冲击穿开关管Ｑ１，并联了尖峰脉冲吸收电路。
所述过电压保护控制电路包括整流二极管Ｄ４，整流二极管Ｄ４接过电压保护继电器输出。充电控制管理芯片ＭＣＰ７３８３１。当Ｗ１的电压超过６Ｖ，Ｑ１断开输出电路，ＭＣＰ７３８３１断电。
所述过放电保护控制部分采用了ＬＭ２９０３芯片，Ｒ１２，Ｒ１４分压后接至ＬＭ２０９３的３脚。当电压值小于５Ｖ时，分压值小于４Ｖ，ＬＭ２９０３的１脚由高电平转变为低电平，Ｑ４由导通转变为截止状态，Ｑ６饱和导通，Ｑ２工作，同时过放红色指示灯亮。
所述自动跟踪控制器包括光敏传感器，光敏传感器分别由两只光敏电阻串联交叉组合而成。每一组两只光敏电阻中的一只为比较器的上偏置电阻，另一只为下偏置电阻。一只检测太阳光照，另一只则检测环境光照，送至比较器输入端的比较电平始终为两者光照之差。光敏电阻ＲＴ１，ＲＴ２与电位器Ｒ２７和光敏电阻ＲＴ３，ＲＴ４与电位器Ｒ２８分别构成光敏传感电路。将ＲＴ１和ＲＴ３安装在垂直遮阳板的一侧，ＲＴ４和ＲＴ２安装在另一侧。当ＲＴ１，ＲＴ２，ＲＴ３和ＲＴ４同时受环境自然光线作用时，Ｒ２７和Ｒ２８的中心点电压不变。当只有ＲＴ１，ＲＴ３受太阳光照射，ＲＴ１的内阻减小，ＬＭ２９０３的５脚电位升高，７脚输出高电平，三极管Ｑ７导通。
所述光伏电池为十五个，各光伏电池串联连接。
本发明还包括充电管理部分，充电管理部分采用ＭＣＰ７３８３１芯片，ＣＰ７３８３１芯片的ＰＲＯＧ接口通过外接电阻接到到电源ＶＳＳ。
本发明在调试中，采用模块化测试的方法，最后进行联合调试。对供电网络进行测试，选用可调电源，调节输入电压，输出电压及试验数据。通过应急充电接口接入标准５Ｖ电压，断开ＲＴ９１９３，对进行测试时，没有连接二极管Ｄ５，Ｄ６，发现ＭＣＰ７３８３１的指示灯指示不正确。分析发现，不连接二极管Ｄ５，Ｄ６，相当于ＲＴ９１９３直接连接在ＢＡＴ引脚输出，在ＭＣＰ７３８３１上电的瞬间，要检测ＢＡＴ的状态，ＲＴ９１９３的输入引脚及支路连接到锂电池的正极，直接影响到了ＭＣＰ７３８３１对ＢＡＴ引脚的检测状态，致使充电进入涓流充电阶段。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。

Claims (3)

1.一种光伏智能充电系统，包括电能传输电路、稳压电路、过电压保护控制电路、过放电保护控制部分和自动跟踪控制器；
其特征在于所述电能传输电路包括光伏电池，光伏电池输出端一路经过开关变压器Ｔ１的１绕组加至开关管Ｑ１的集电极，另一路经过Ｒ１为Ｑ１提供基极电压；当基极的电压为高电平时，Ｑ１开始导通，变压器Ｔ１的２绕组中产生正负的电动势，经Ｔ１耦合，在Ｔ１的绕组中产生正负的感应电动势，此电动势经Ｒ５，Ｃ２叠加到Ｑ１的基极，使Ｑ１迅速饱和导通；变压器Ｔ１的绕组中感应出的电动势通过Ｒ５，Ｃ２，使Ｑ１迅速进入截止状态；经Ｒ１对Ｃ２的不断充电，Ｑ１又开始导通，进入下一轮的开关振荡状态；在导通期间，Ｔ１变压器的副边绕组经整流二极管Ｄ４向外输送能量；
所述稳压电路由稳压管Ｄ０、三极管Ｑ２元件组成；当负载减轻或太阳能组件输出电压升高时，Ａ点电压上升；当该电压大于１Ｖ时，Ｄ０击穿，Ｑ２导通，使Ｑ１提前截止，当负载过重时，Ｑ１的电流增大，Ｒ４上的压降也随之增大；当该电压大于７Ｖ时，Ｑ２导通，Ｑ１截止，截止期间变压器Ｔ１的绕组感应出的尖峰脉冲击穿开关管Ｑ１，并联了尖峰脉冲吸收电路；
所述过电压保护控制电路包括整流二极管Ｄ４，整流二极管Ｄ４接过电压保护继电器输出；充电控制管理芯片ＭＣＰ７３８３１；当Ｗ１的电压超过６Ｖ，Ｑ１断开输出电路，ＭＣＰ７３８３１断电；
所述过放电保护控制部分采用了ＬＭ２９０３芯片，Ｒ１２，Ｒ１４分压
后接至ＬＭ２０９３的３脚；当电压值小于５Ｖ时，分压值小于４Ｖ，ＬＭ２９０３的１脚由高电平转变为低电平，Ｑ４由导通转变为截止状态，Ｑ６饱和导通，Ｑ２工作，同时过放红色指示灯亮；
所述自动跟踪控制器包括光敏传感器，光敏传感器分别由两只光敏电阻串联交叉组合而成；每一组两只光敏电阻中的一只为比较器的上偏置电阻，另一只为下偏置电阻；一只检测太阳光照，另一只则检测环境光照，送至比较器输
入端的比较电平始终为两者光照之差；光敏电阻ＲＴ１，ＲＴ２与电位器Ｒ２７和光敏电阻ＲＴ３，ＲＴ４与电位器Ｒ２８分别构成光敏传感电路；将ＲＴ１和ＲＴ３安装在垂直遮阳板的一侧，ＲＴ４和ＲＴ２安装在另一侧；当ＲＴ１，ＲＴ２，ＲＴ３和ＲＴ４同时受环境自然光线作用时，Ｒ２７和Ｒ２８的中心点电压不变；当只有ＲＴ１，ＲＴ３受太阳光照射，ＲＴ１的内阻减小，ＬＭ２９０３的５脚电位升高，７脚输出高电平，三极管Ｑ７导通。
2.根据权利要求1所述一种光伏智能充电系统，其特征在于所述光伏电池为十五个，各光伏电池串联连接。
3.根据权利要求1所述一种光伏智能充电系统，其特征在于还包括充电管理部分，充电管理部分采用ＭＣＰ７３８３１芯片，ＣＰ７３８３１芯片的ＰＲＯＧ接口通过外接电阻接到到电源ＶＳＳ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113489126A (zh) * 2021-09-08 2021-10-08 成都信息工程大学 一种高效毫瓦级光伏能量收集控制电路

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