CN109149743A - 太阳能供电的风扇动态控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种太阳能供电的风扇动态控制系统，包括：太阳能板、采集电路、控制器、DC/DC转换电路和风扇组；太阳能板的输出端与DC/DC转换电路的输入端相连，DC/DC转换电路的输出端与风扇组相连；采集电路的采集端与太阳能板的输出端相连，用于采集太阳能板的输出电压和输出电流；控制器的输入端与采集电路的输出端相连，控制器的第一输出端与DC/DC转换电路的控制端相连；控制器用于获取太阳能板的输出电压和输出电流，根据太阳能板的输出电压和输出电流调整DC/DC转换电路的输出。该系统可以从根本上降低顶层的室内温度，利用太阳能板所转换的电能为风扇组供电，不仅能够对特定场所实现散热，同时不需要耗费额外的电能，不仅节能环保，且成本低。
Description
技术领域
本发明涉及风扇控制技术领域，特别涉及一种太阳能供电的风扇动态控制 系统。
背景技术
目前，现有楼房(比如教学楼或宿舍楼等)的屋顶一般为平屋顶，虽然屋 顶一般有隔热层，但是在炎热的夏天，顶层楼层的室内温度仍然会高于底层楼 层的室内温度，从而导致顶层需要额外的散热方式才能保证顶层也具有适宜的 温度。
同时，现有的传统散热方式一般利用市电供电的风扇(或空调)实现降温， 传统的散热方式不仅会耗费大量的电能，也没有从根本上解决温度过高的问题。
发明内容
本发明提供一种太阳能供电的风扇动态控制系统，用以解决现有散热方式 耗能过多的缺陷。
本发明实施例提供的一种太阳能供电的风扇动态控制系统，包括：太阳能 板、采集电路、控制器、DC/DC转换电路和风扇组；
所述太阳能板的输出端与所述DC/DC转换电路的输入端相连，所述 DC/DC转换电路的输出端与所述风扇组相连；所述采集电路的采集端与所述太 阳能板的输出端相连，用于采集所述太阳能板的输出电压和输出电流；
所述控制器的输入端与所述采集电路的输出端相连，所述控制器的第一输 出端与所述DC/DC转换电路的控制端相连；所述控制器用于获取所述太阳能 板的输出电压和输出电流，根据所述太阳能板的输出电压和输出电流调整所述 DC/DC转换电路的输出。
在一种可能的实现方式中，该系统还包括：蓄电池；
所述蓄电池与所述DC/DC转换电路的输出端和所述风扇组相连。
在一种可能的实现方式中，所述采集电路包括：电压采集电路和电流采集 电路。
在一种可能的实现方式中，所述控制器根据所述太阳能板的输出电压和输 出电流调整所述DC/DC转换电路的输出，包括：
根据系统当前的运行状态确定与所述太阳能板相对应的外电阻阻值，并确 定所述太阳能板的内电阻阻值与所述外电阻阻值相同时的理论电压值U0；
确定与所述理论电压值U0相匹配的极值电压Um0，所述极值电压Um0是由 从理论电压值U0开始、以预设步长沿功率增大的方向进行搜索而确定的极大值 功率Pmax0相对应的电压值；
以所述理论电压值U0作为中心点，以电压差Δui为间隔，确定所述理论电 压值U0两侧的采样电压值Ui；其中，i为[-n,n]之间的整数，i 的初始值为0，n为预设的单侧采样数；
确定与所述采样电压值Ui相匹配的极值电压Umi，所述极值电压Umi是由从 采样电压值Ui开始、以预设步长沿功率增大的方向进行搜索而确定的极大值功 率Pmaxi相对应的电压值；
当相邻极值电压差Δumi小于预设差值时，重复为当前的电压差Δui增加调 整值ri|Umi-Ui|，根据更新后的电压差Δui重新确定采样电压值并确定与更新后的电压值Ui相匹配的极值电压Umi，直至相邻极值电压差Δumi不小于预设阈值；其中，ri为[0,1]之间的随机数；
当相邻极值电压差Δumi不小于预设阈值时，将i更新为重复上述步 骤，直至确定所有的极值电压Umi和相对应的极大值功率Pmaxi；
将所有的极大值功率Pmaxi中的最大值作为最大功率，并确定所述最大功 率对应的电压值和电流值调整所述DC/DC转换电路的输出。
在一种可能的实现方式中，当相邻极值电压差Δumi小于预设差值时，控制 器还用于：
判断为当前的电压差Δui增加调整值ri|Umi-Ui|的重复次数是否大于预设次 数，在所述重复次数大于预设次数时，结束当前侧处理方向的流程，并增加另 一侧处理方向的采样数。
在一种可能的实现方式中，所述风扇组包括：四组散热风扇和风扇控制电 路；
所述风扇控制电路包括：触发电路、第一D触发器、第二D触发器、第 三D触发器、第四D触发器、与门、第一或门、第二或门、第三或门和第四 或门；
所述触发电路的输入端与所述控制器的第二输出端相连，所述触发电路的 输出端分别与所述第一D触发器的时终端、第二D触发器的时终端、第三D 触发器的时终端和第四D触发器的时终端相连，所述触发电路的输出端用于输 出具有上升沿的触发信号；
所述第一D触发器的正向输出端与所述第二D触发器的输入端相连，所 述第二D触发器的正向输出端与所述第三D触发器的输入端相连，所述第三D 触发器的正向输出端与所述第四D触发器的输入端相连；
所述第一D触发器的反向输出端与所述与门的第一输入端相连，所述第二 D触发器的反向输出端与所述与门的第二输入端相连，所述第三D触发器的反 向输出端与所述与门的第三输入端相连；所述与门的输出端与所述第一D触发 器的输入端相连；
所述第一或门的第一输入端与所述第一D触发器的正向输出端相连，所述 第一或门的第二输入端与所述第四D触发器的正向输出端相连，所述第一或门 的输出端与第一组散热风扇的开关相连；
所述第二或门的第一输入端与所述第一D触发器的正向输出端相连，所述 第二或门的第二输入端与所述第二D触发器的正向输出端相连，所述第二或门 的输出端与第二组散热风扇的开关相连；
所述第三或门的第一输入端与所述第二D触发器的正向输出端相连，所述 第三或门的第二输入端与所述第三D触发器的正向输出端相连，所述第三或门 的输出端与第三组散热风扇的开关相连；
所述第四或门的第一输入端与所述第三D触发器的正向输出端相连，所述 第四或门的第二输入端与所述第四D触发器的正向输出端相连，所述第四或门 的输出端与第四组散热风扇的开关相连。
在一种可能的实现方式中，所述触发电路为方波发生电路。
在一种可能的实现方式中，四组散热风扇的额定功率之比为1:2:2:4。
本发明实施例提供的一种太阳能供电的风扇动态控制系统，利用太阳能板 覆盖屋顶，可以从根本上减小屋顶的照射面积，从而可以从根本上降低顶层的 室内温度；同时，利用太阳能板所转换的电能为风扇组供电，不仅能够对特定 场所实现散热，同时不需要耗费额外的电能，不仅节能环保，且成本低。以理 论电压值为中心点向两侧同时进行采样，可以双向确定极大值功率，从而可以 更加快速地确定最大功率，提高处理效率；同时在相邻极值电压差小于预设差 值时通过调整电压差的方式重新确定采样点，以保证每个采样电压值均可以确 定唯一的极大值功率，从而可以尽可能多地确定极大值功率，使得最终确定的 最大功率更加准确。利用四组散热风扇分时工作的方式进行散热，避免散热风 扇工作时间过长导致使用寿命缩短；风扇控制电路利用四个D触发器实现对四 组散热风扇的分时控制，保证每个时刻有两组散热风扇工作，控制器只需要触 发电路输出具有上升沿的触发信号即可，不需要额外的控制端口，可以节约控 制端口资源；同时，无论四个D触发器的初始状态为何种状态，最终均可以实 现D触发器的循环输出，电路可靠性高。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明 书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可 通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获 得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发 明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中太阳能供电的风扇动态控制系统的第一结构图；
图2为本发明实施例中太阳能供电的风扇动态控制系统的第二结构图；
图3为本发明实施例中太阳能板的特性曲线示意图；
图4为本发明实施例中太阳能供电的风扇动态控制系统的第三结构图；
图5为本发明实施例中四个D触发器输出状态的时序图；
图6为本发明实施例中四个D触发器输出状态的整体状态图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的 优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的一种太阳能供电的风扇动态控制系统，参见图1所示， 包括：太阳能板10、采集电路20、控制器30、DC/DC转换电路40和风扇组 50。
其中，太阳能板10的输出端与DC/DC转换电路40的输入端相连，太阳 能板10用于将光能转换为电能，进而为DC/DC转换电路40提供电能。DC/DC 转换电路40的输出端与风扇组50相连，为风扇组50中的散热风扇提供电能。 采集电路20的采集端与太阳能板10的输出端相连，用于采集太阳能板10的 输出电压和输出电流。
控制器30的输入端与采集电路20的输出端相连，用于接收采集电路20 采集的太阳能板10的输出电压和输出电流；控制器30的第一输出端与DC/DC 转换电路40的控制端相连，控制器30根据获取太阳能板10的输出电压和输 出电流调整DC/DC转换电路40的输出。具体的，控制器30输出PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制信号，通过调整PWM控制信号的占空 比控制DC/DC转换电路40的输出。
本发明实施例提供的太阳能供电的风扇动态控制系统的具体设置如下：太 阳能板设置在屋顶，太阳能板在进行发电的同时，还可以减少照射至屋顶的光 量，从而可以从根本上降低顶层的室内温度；同时，利用太阳能板所转换的电 能为风扇组供电，风扇组可以设置于需要散热的场所，比如控制室或配电室等， 在不浪费市电电能的情况下实现对特定场所的降温。
本发明实施例提供的一种太阳能供电的风扇动态控制系统，利用太阳能板 覆盖屋顶，可以从根本上减小屋顶的照射面积，从而可以从根本上降低顶层的 室内温度；同时，利用太阳能板所转换的电能为风扇组供电，不仅能够对特定 场所实现散热，同时不需要耗费额外的电能，不仅节能环保，且成本低。
在上述实施例的基础上，参见图2所示，该系统还包括：蓄电池60。蓄电 池60与DC/DC转换电路40的输出端和风扇组50相连。
本发明实施例中，在太阳能充足时(比如白天等)，DC/DC转换电路40 不仅可以为风扇组50供电，还可以为蓄电池60充电；在蓄电池60充满后结 束充电。在太阳能不充足时(比如晚上或阴天等)，此时DC/DC转换电路40 不能为风扇供电，而改由蓄电池60为风扇组50供电。利用蓄电池保证在太阳 照射不强但温度仍然比较高时(比如夏天的晚上)对室内温度进行降温。
在上述实施例的基础上，采集电路20包括：电压采集电路和电流采集电 路，分别用于采集太阳能板的输出电压和输出电流。
在上述实施例的基础上，基于太阳能板的特性，太阳能板的输出功率与外 界的环境温度、光照强度等相关，且一般具有唯一的极值点，即最大值点。但 是由于太阳能板电池表面的灰尘或其他遮挡物的干扰，导致太阳能板的输出功 率减小，输出特性曲线变得复杂，输出特性曲线呈多极值点。如图3所示，图 3示意性表示了太阳能板的PV输出特性曲线，其横坐标为电压V，纵坐标为 功率P。对于图3所示的情况，现有方案一般按照电压值增大的方向、以预设 的大步长逐渐确定每个电压值对应的功率值，进而粗略暂时确定最大功率值， 之后再以小步长精确确定最大功率值。现有确定最大功率的方案需要大量采样 点，计算复杂且效率较低。本发明实施例中，为了克服上述缺陷，控制器30 根据太阳能板10的输出电压和输出电流调整DC/DC转换电路40的输出的过 程具体包括步骤A1-A7：
步骤A1：根据系统当前的运行状态确定与太阳能板10相对应的外电阻阻 值，并确定太阳能板10的内电阻阻值与外电阻阻值相同时的理论电压值U0。
本发明实施例中，在理想情况下，由于太阳能板的输出功率P具有如下关 系：
故，当时输出功率P最大，即内阻r等于外阻R时太阳能板的 输出功率P最大。虽然现实的输出特性曲线比较复杂，但是大部分情况下最大 功率点与理想情况下的理论上的最大点并不会偏移过多；即使偏移过多，一般 在理论上的最大点附近也有一个准最大功率点，本实施例中利用该特性选取理 论上的最大点作为中间点，从中间点开始向左右两个方向同时进行处理。具体 的，以内电阻阻值与外电阻阻值相同时的理论电压值U0对应的点作为中间点。
步骤A2：确定与理论电压值U0相匹配的极值电压Um0，极值电压Um0是由 从理论电压值U0开始、以预设步长沿功率增大的方向进行搜索而确定的极大值 功率Pmax0相对应的电压值。
本发明实施例中，首先确定与理论电压值U0相匹配的极值电压Um0。具体 的，首先确定理论电压值U0的功率增大的方向；如图3所示，U0沿x轴具有左 右两个方向，根据功率的变化率可知从U0向左为功率增大的方向，此时以预设 步长(预设步长是一个小的步长，具体根据实际情况而定)逐渐修正电压值(由 于为向左方向，故逐渐减小电压值)，并确定相对应的功率值，直至功率值不 再增大，此时即可确定极大值功率Pmax0，以及与极大值功率Pmax0相对应的 极值电压Um0。
步骤A3：以理论电压值U0作为中心点，以电压差Δui为间隔，确定理论电 压值U0两侧的采样电压值Ui；其中，i为[-n,n]之间的整数，i 的初始值为0，n为预设的单侧采样数。
本发明实施例中，以理论电压值U0作为中心点，以电压差Δui为间隔，向 左右两侧依次采样电压值Ui。本发明实施例中，依次确定采样电压值指的是先 正向确定U1，再确定U2，以此类推；或者先反向确定U-1，再确定U-2，以此类 推。同时，在按照公式确定Ui后，由于此时确定的Ui可能不符合 本发明实施例中的要求而需要更改(详见下述步骤A5)，故只有最终确定Ui后 才可以确定下一个采样电压值。其中，i＝0时对应理论值，即理论电压值U0，n 为一侧的采样数，一般情况下取值2或3。
同时，一个采样电压值Ui对应有一个电压差Δui，一般情况下电压差与上 一个电压差相同，即对于电压差Δui，当i＝0时，此时由于不需要电 压差，故Δu0可以不存在，或者Δu0＝0；当i不为0时，Δui为正数且初始值为 固定值；同时，在某些情况下会调整电压差(详见下述步骤A5)。当正向采样 时，i为正数，故当反向采样时，i为负数，故
步骤A4：确定与采样电压值Ui相匹配的极值电压Umi，极值电压Umi是由 从采样电压值Ui开始、以预设步长沿功率增大的方向进行搜索而确定的极大值 功率Pmaxi相对应的电压值。
本发明实施例中，与上述步骤A2类似，对于每个采样电压值，均先确定 相匹配的极值电压Umi，其详细过程与步骤A2相似。
步骤A5：当相邻极值电压差Δumi小于预设差值时，重复为当前的电压差Δui增加调整值ri|Umi-Ui|，根据更新后的电压差Δui重新确定当前的采样电压值并确定与更新后的电压值Ui相匹配的极值电压Umi，直至相邻 极值电压差Δumi不小于预设阈值；其中，ri为[0,1]之间的随 机数。
本发明实施例中，由于太阳能板的输出特性较复杂，可能因电压差Δui的 取值不足够大导致两个相邻的极值电压之差Δumi相差不大乃至相同，即此时说 明两个相邻的采样电压值处于功率的同一变化段，二者确定的极大值功率相同， 此时需要省去该采样电压值Ui并重新确定新的采样电压值Ui。具体的，通过调 整电压差的方式来调整采样电压值Ui，即将电压差Δui更新为Δui+ri|Umi-Ui|， 之后继续确定新的采样电压值Ui，并重复步骤A4确定与更新后的电压值Ui相 匹配的极值电压Umi，若此时的极值电压差Δumi小于预设差值，则继续下面的 步骤，否则继续调整电压差，直至极值电压差Δumi不小于预设差值。
具体的，以图3为例，在确定理论电压值U0后正向采样(即向右方向)确 定采样电压值U1(即i＝1)，此时由于U0和U1为功率变化的同一段，以步骤A4 确定的极值电压Um1理论上与Um0相同(实际中是采用预设步长方式确定的极值 电压，故二者实际上会存在微小误差，但该误差一般小于预设差值)，即相邻 极值电压差Δumi＝|Um1-Um0|小于预设差值，此时需要更新电压差Δu1，即新的电 压差Δu1'＝Δu1+r1|Um1-U1|(其中，该新的电压差Δu1'本质上就是新的电压差Δu1， 此处采用不同的符号只是为了方便区分)，之后新的采样电压值U1'＝U0+Δui' (同理，此处采用U1'和U1表示也只是为了方便区分)，之后在以新的采样电压 值(即图3中的U1')重新确定极值电压Um1以及相应的极大值功率Pmax1，此 时相邻极值电压差Δumi大于预设阈值，即对于i＝1的处理结束，之后以新的采 样电压值U1'作为U1确定下一个采样电压值U2，如此循环。
步骤A6：当相邻极值电压差Δumi不小于预设阈值时，将i更新为重 复上述步骤，直至确定所有的极值电压Umi和相对应的极大值功率Pmaxi。
本发明实施例中，当相邻极值电压差Δumi不小于预设阈值时，即可确定下 一个采样电压值，即将i更新为重复上述步骤A4-A5，直至确定所有的 极值电压Umi和相对应的极大值功率Pmaxi。
步骤A7：将所有的极大值功率Pmaxi中的最大值作为最大功率，并确定最 大功率对应的电压值和电流值调整DC/DC转换电路的输出。
本发明实施例中，在确定最大功率点后，即可根据采集电路20确定该最 大功率点的输出电压和输出电流，之后根据该电压值和电流值调整DC/DC转 换电路的输出，以保证太阳能板具有最大输出功率。
同时，当相邻极值电压差Δumi小于预设差值时，上述步骤A5还包括：
判断为当前的电压差Δui增加调整值ri|Umi-Ui|的重复次数是否大于预设次 数，在重复次数大于预设次数时，结束当前侧处理方向的流程，并增加另一侧 处理方向的采样数。
本发明实施例中，由于对于某采样电压值Ui其可能位于功率特性曲线的第 一个变化段或最后一个变化段，故此时无论如何调整采样电压值，其最后确定 的极值电压可能仍然会与上一个极值电压相同，为了避免上述情况，故限制了 电压差的调整次数。具体的，如图3所示，对于反向采样的第一个采样电压值 U-1，其位于功率特性曲线的第一个变化段，此时由于U-1的上一个采样点(即 理论电压值U0)所确定的为第一个极值点，故无论如何减小U-1的值，最终确 定的与U-1对应的极值电压Um-1均等于上一个极值电压Um0，故此时不需要调整 U-1；而为了防止采样点减少导致精度降低的问题，故在结束当前侧处理方向 (即反向采样)的流程的同时增加另一侧处理方向(即正向采样)的采样数； 若另一侧处理方向同样不能再增加采样数了，则流程结束。
本发明实施例提供的太阳能供电的风扇动态控制系统，以理论电压值为中 心点向两侧同时进行采样，可以双向确定极大值功率，从而可以更加快速地确 定最大功率，提高处理效率；同时在相邻极值电压差小于预设差值时通过调整 电压差的方式重新确定采样点，以保证每个采样电压值均可以确定唯一的极大 值功率，从而可以尽可能多地确定极大值功率，使得最终确定的最大功率更加 准确。
在上述实施例的基础上，为了保证降温效果并节约太阳能板所转换的电能， 风扇组50包括多组风扇，具体的，风扇组50包括：四组散热风扇和风扇控制 电路；通过风扇控制电路控制四组散热风扇的工作状态，实现散热降温。
参见图4所示，风扇控制电路包括：触发电路51、第一D触发器52、第 二D触发器53、第三D触发器54、第四D触发器55、与门56、第一或门57、 第二或门58、第三或门59和第四或门61。
具体的，如图4所示，触发电路51输入端与控制器30的第二输出端相连， 触发电路51的输出端分别与第一D触发器52的时终端(即图4中的第一D 触发器处的CP)、第二D触发器53的时终端、第三D触发器54的时终端和 第四D触发器55的时终端相连，触发电路51的输出端用于输出具有上升沿的 触发信号；其中，由于D触发器为上升沿触发，故该触发信号只需要有上升沿 即可，该触发信号具体可以为方波信号，也可以为用户通过按键而触发的脉冲 信号等。
第一D触发器52的正向输出端(即Q1)与第二D触发器53的输入端(即 D2)相连，第二D触发器53的正向输出端(即Q2)与第三D触发器54的输 入端(即D3)相连，第三D触发器54的正向输出端(即Q3)与第四D触发 器55的输入端(即D4)相连。
第一D触发器52的反向输出端(即)与与门56的第一输入端相连， 第二D触发器53的反向输出端(即)与与门56的第二输入端相连，第三 D触发器54的反向输出端(即)与与门56的第三输入端相连；与门56的 输出端与第一D触发器52的输入端(即D1)相连。
第一或门57的第一输入端与第一D触发器52的正向输出端(即Q1)相 连，第一或门57的第二输入端与第四D触发器55的正向输出端(即Q4)相 连，第一或门57的输出端与第一组散热风扇F1的开关相连；图4中以KM1 表示第一组散热风扇F1的开关，第一或门57的输出端通过KM1接地。
第二或门58的第一输入端与第一D触发器52的正向输出端(即Q1)相 连，第二或门58的第二输入端与第二D触发器53的正向输出端(即Q2)相 连，第二或门58的输出端与第二组散热风扇F2的开关相连；图4中以KM2 表示第二组散热风扇F2的开关，第二或门58的输出端通过KM2接地。
第三或门59的第一输入端与第二D触发器53的正向输出端(即Q2)相 连，第三或门59的第二输入端与第三D触发器54的正向输出端(即Q3)相 连，第三或门59的输出端与第三组散热风扇F3的开关相连；图4中以KM3 表示第三组散热风扇F3的开关，第三或门59的输出端通过KM3接地。
第四或门61的第一输入端与第三D触发器54的正向输出端(即Q3)相 连，第四或门61的第二输入端与第四D触发器55的正向输出端(即Q4)相 连，第四或门61的输出端与第四组散热风扇F4的开关相连。图4中以KM4 表示第四组散热风扇F4的开关，第四或门61的输出端通过KM4接地。
本发明实施例中，参见图5所示，图5以触发信号为方波信号为例说明。 假设在初始状态下，四个D触发器的输出状态为Q1,Q2,Q3,Q4＝1000(图5中的 t1-t2时间段)，此时第一D触发器52的反向输出为0，第二D触发器53的反 向输出为1，第三D触发器54的反向输出为1，即此时，经过 与门56后，第一D触发器52的输入端的输入为第二D触 发器53的输入端的输入为D2＝Q1＝1，第三D触发器54的输入端的输入为 D3＝Q2＝0，第四D触发器55的输入端的输入为D4＝Q3＝0。当触发电路51 输出的方波信号到达第一个上升沿时(图5的t2时间点)，四个D触发器同时 会动作，且四个D触发器的次态变为Q1,Q2,Q3,Q4＝D1,D2,D3,D4＝0100(图5中 的t2-t3时间段)。同理，此时D2＝Q1＝0，D3＝Q2＝1，D4＝Q3＝0。 当下一个方波信号的上升沿到来时(图5中的t3时间点)，四个D触发器的次 态变为Q1,Q2,Q3,Q4＝D1,D2,D3,D4＝0010(图5中的t3-t4时间段)；此时， D2＝Q1＝0，D3＝Q2＝0，D4＝Q3＝1；当下一个方波信号的 上升沿到来时(图3中的t4时间点)，四个D触发器的次态再次变为 Q1,Q2,Q3,Q4＝D1,D2,D3,D4＝0001，此时，D2＝Q1＝0， D3＝Q2＝0，D4＝Q3＝0；当下一个方波信号的上升沿到来时(图5中的t5时间 点)，四个D触发器的次态再次变为Q1,Q2,Q3,Q4＝D1,D2,D3,D4＝1000(图5中 的t5-t6时间段)，即D触发器又回到初始状态。即，随着触发电路输出方波信 号，四个D触发器的输出端的输出状态按照1000→0100→0010→0001→1000 的循环方式进行循环输出，即四个D触发器的正向输出端依次输出高电平。
同时，对于四个或门，四个或门的输出依次为：P1＝Q1+Q4，P2＝Q1+Q2， P3＝Q2+Q3，P4＝Q3+Q4。故：
当Q1,Q2,Q3,Q4＝1000时，P1,P2,P3,P4＝1100；即第一组散热风扇F1和第二 组散热风扇F2工作。
当Q1,Q2,Q3,Q4＝0100时，P1,P2,P3,P4＝0110；即第二组散热风扇F2和第三 组散热风扇F3工作。
当Q1,Q2,Q3,Q4＝0010时，P1,P2,P3,P4＝0011；即第三组散热风扇F3和第四 组散热风扇F4工作。
当Q1,Q2,Q3,Q4＝0001时，P1,P2,P3,P4＝1001；即第一组散热风扇F1和第四 组散热风扇F4工作。
具体的，当Q1,Q2,Q3,Q4＝1000时，第一或门57和第二或门58均输出为1， 即输出高电平，此时KM1和KM2的线圈得电，进而可以使得KM1和KM2 的常开触点闭合，第一组散热风扇F1和第二组散热风扇F2得电工作；而由于 KM3和KM4的线圈不得电，故第三组散热风扇F3和第四组散热风扇F4不工 作。
同时，在最开始时，四个D触发器的初始工作状态(即Q1,Q2,Q3,Q4)并 不一定是1000,0100,0010,0001中的一个。当四个D触发器的初始工作状态为 Q1,Q2,Q3,Q4＝0000，此时由于四个D触发器的下一个状 态为Q1,Q2,Q3,Q4＝D1,D2,D3,D4＝1000，之后即可进入循环状态。当四个D触发 器的初始工作状态为Q1,Q2,Q3,Q4＝1111时(或者四个D触发器的初始工作状态 为Q1,Q2,Q3,Q4＝1110时)，此时四个D触发器的下一个状态为Q1,Q2,Q3,Q4＝0111， 再下一个状态为Q1,Q2,Q3,Q4＝0011，再下一个状态为Q1,Q2,Q3,Q4＝0001，之后 即进入循环状态。当四个D触发器的初始工作状态为Q1,Q2,Q3,Q4＝1011时(或 者四个D触发器的初始工作状态为Q1,Q2,Q3,Q4＝1010时)，下一个状态为Q1,Q2,Q3,Q4＝0101，再下一个状态为Q1,Q2,Q3,Q4＝0010，之后即进入循环状态。 当四个D触发器的初始工作状态为Q1,Q2,Q3,Q4＝1001时，下一个状态为 Q1,Q2,Q3,Q4＝0100，之后即进入循环状态。当四个D触发器的初始工作状态为 Q1,Q2,Q3,Q4＝1100(或者Q1,Q2,Q3,Q4＝1101)时，下一个状态为Q1,Q2,Q3,Q4＝0110， 再下一个状态为Q1,Q2,Q3,Q4＝0011，再下一个状态为Q1,Q2,Q3,Q4＝0001，之后 即进入循环状态。本实施例中四个D触发器的输出状态Q1,Q2,Q3,Q4的状态图 参见图6所示。
本实施例中，利用四个D触发器实现对四组散热风扇的分时控制，保证每 个时刻有两组散热风扇工作，本实施例提供的控制器只需要控制该触发电路51 输出具有上升沿的触发信号(例如方波信号)即可，不需要额外的控制端口； 同时，无论四个D触发器的初始状态为何种状态，最终均可以实现D触发器 的循环输出，电路可靠性高。
在上述实施例的基础上，触发电路51具体为方波发生电路，即此时触发 电路51所输出的触发信号为方波信号。
在上述实施例的基础上，四组散热风扇的额定功率之比为1:2:2:4。由于四 组散热风扇中的两个是处于工作状态的，即实际工作的四种状态的总功率之比 为(1+2):(2+2):(2+4):(4+1)＝3:4:6:5，此时在保证有多种散热效果的同时，风扇工 作状态之间的切换时的冲击不会过大，避免对该系统的供电回路造成过大的冲 击。
本发明实施例提供的太阳能供电的风扇动态控制系统利用四组散热风扇 分时工作的方式进行散热，避免散热风扇工作时间过长导致使用寿命缩短；风 扇控制电路利用四个D触发器实现对四组散热风扇的分时控制，保证每个时刻 有两组散热风扇工作，控制器只需要触发电路输出具有上升沿的触发信号即可， 不需要额外的控制端口，可以节约控制端口资源；同时，无论四个D触发器的 初始状态为何种状态，最终均可以实现D触发器的循环输出，电路可靠性高。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种太阳能供电的风扇动态控制系统，其特征在于，包括：太阳能板、采集电路、控制器、DC/DC转换电路和风扇组；
所述太阳能板的输出端与所述DC/DC转换电路的输入端相连，所述DC/DC转换电路的输出端与所述风扇组相连；所述采集电路的采集端与所述太阳能板的输出端相连，用于采集所述太阳能板的输出电压和输出电流；
所述控制器的输入端与所述采集电路的输出端相连，所述控制器的第一输出端与所述DC/DC转换电路的控制端相连；所述控制器用于获取所述太阳能板的输出电压和输出电流，根据所述太阳能板的输出电压和输出电流调整所述DC/DC转换电路的输出。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：蓄电池；
所述蓄电池与所述DC/DC转换电路的输出端和所述风扇组相连。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采集电路包括：电压采集电路和电流采集电路。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器根据所述太阳能板的输出电压和输出电流调整所述DC/DC转换电路的输出，包括：
根据系统当前的运行状态确定与所述太阳能板相对应的外电阻阻值，并确定所述太阳能板的内电阻阻值与所述外电阻阻值相同时的理论电压值U0；
确定与所述理论电压值U0相匹配的极值电压Um0，所述极值电压Um0是由从理论电压值U0开始、以预设步长沿功率增大的方向进行搜索而确定的极大值功率Pmax0相对应的电压值；
以所述理论电压值U0作为中心点，以电压差Δui为间隔，确定所述理论电压值U0两侧的采样电压值Ui；其中，i为[-n,n]之间的整数，i的初始值为0，n为预设的单侧采样数；
确定与所述采样电压值Ui相匹配的极值电压Umi，所述极值电压Umi是由从采样电压值Ui开始、以预设步长沿功率增大的方向进行搜索而确定的极大值功率Pmaxi相对应的电压值；
当相邻极值电压差Δumi小于预设差值时，重复为当前的电压差Δui增加调整值ri|Umi-Ui|，根据更新后的电压差Δui重新确定采样电压值并确定与更新后的电压值Ui相匹配的极值电压Umi，直至相邻极值电压差Δumi不小于预设阈值；其中，ri为[0,1]之间的随机数；
当相邻极值电压差Δumi不小于预设阈值时，将i更新为重复上述步骤，直至确定所有的极值电压Umi和相对应的极大值功率Pmaxi；
将所有的极大值功率Pmaxi中的最大值作为最大功率，并确定所述最大功率对应的电压值和电流值调整所述DC/DC转换电路的输出。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，当相邻极值电压差Δumi小于预设差值时，所述控制器还用于：
判断为当前的电压差Δui增加调整值ri|Umi-Ui|的重复次数是否大于预设次数，在所述重复次数大于预设次数时，结束当前侧处理方向的流程，并增加另一侧处理方向的采样数。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述风扇组包括：四组散热风扇和风扇控制电路；
所述风扇控制电路包括：触发电路、第一D触发器、第二D触发器、第三D触发器、第四D触发器、与门、第一或门、第二或门、第三或门和第四或门；
所述触发电路的输入端与所述控制器的第二输出端相连，所述触发电路的输出端分别与所述第一D触发器的时终端、第二D触发器的时终端、第三D触发器的时终端和第四D触发器的时终端相连，所述触发电路的输出端用于输出具有上升沿的触发信号；
所述第一D触发器的正向输出端与所述第二D触发器的输入端相连，所述第二D触发器的正向输出端与所述第三D触发器的输入端相连，所述第三D触发器的正向输出端与所述第四D触发器的输入端相连；
所述第一D触发器的反向输出端与所述与门的第一输入端相连，所述第二D触发器的反向输出端与所述与门的第二输入端相连，所述第三D触发器的反向输出端与所述与门的第三输入端相连；所述与门的输出端与所述第一D触发器的输入端相连；
所述第一或门的第一输入端与所述第一D触发器的正向输出端相连，所述第一或门的第二输入端与所述第四D触发器的正向输出端相连，所述第一或门的输出端与第一组散热风扇的开关相连；
所述第二或门的第一输入端与所述第一D触发器的正向输出端相连，所述第二或门的第二输入端与所述第二D触发器的正向输出端相连，所述第二或门的输出端与第二组散热风扇的开关相连；
所述第三或门的第一输入端与所述第二D触发器的正向输出端相连，所述第三或门的第二输入端与所述第三D触发器的正向输出端相连，所述第三或门的输出端与第三组散热风扇的开关相连；
所述第四或门的第一输入端与所述第三D触发器的正向输出端相连，所述第四或门的第二输入端与所述第四D触发器的正向输出端相连，所述第四或门的输出端与第四组散热风扇的开关相连。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述触发电路为方波发生电路。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，四组散热风扇的额定功率之比为1:2:2:4。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3148817U (ja) * | 2007-11-19 | 2009-03-05 | 葉 明祥 | 太陽光発電給電装置 |
| CN102129265A (zh) * | 2011-04-08 | 2011-07-20 | 北京交通大学 | 微型光伏阵列最大功率跟踪装置及方法 |
| CN202926665U (zh) * | 2012-06-06 | 2013-05-08 | 吴江市汇丰材料科技有限公司 | 一种太阳能排风扇 |
| CN103605626A (zh) * | 2013-10-17 | 2014-02-26 | 陕西万达信息工程有限公司 | 一种单线串行总线协议及转换电路 |
| CN106788200A (zh) * | 2016-11-22 | 2017-05-31 | 深圳市明新能源科技有限公司 | 一种便携太阳能能源箱 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3148817U (ja) * | 2007-11-19 | 2009-03-05 | 葉 明祥 | 太陽光発電給電装置 |
| CN102129265A (zh) * | 2011-04-08 | 2011-07-20 | 北京交通大学 | 微型光伏阵列最大功率跟踪装置及方法 |
| CN202926665U (zh) * | 2012-06-06 | 2013-05-08 | 吴江市汇丰材料科技有限公司 | 一种太阳能排风扇 |
| CN103605626A (zh) * | 2013-10-17 | 2014-02-26 | 陕西万达信息工程有限公司 | 一种单线串行总线协议及转换电路 |
| CN106788200A (zh) * | 2016-11-22 | 2017-05-31 | 深圳市明新能源科技有限公司 | 一种便携太阳能能源箱 |
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