CN201051681Y - 太阳能电源系统控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种太阳能电源系统控制装置，是由一太阳能板透过一光侦测器对一蓄电池进行充电，该光侦测器并透过一双工切换单元决定蓄电池是否继续充电及其储存的电能是否对负载供电，又蓄电池同时与一自动侦测暨保护电路及一过放保护电路连接，前者可防止蓄电池过充，后者则在当蓄电池对负载供电且其电压低于一设定值时，中止对负载供电。

Description

太阳能电源系统控制装置

技术领域

本实用新型是关于一种太阳能电源系统控制装置，尤指一种可自动判断光源是否充足以决定充电时机，且在放电时具有防过充保护的控制装置。

背景技术

由于石油能源逐渐枯竭，引起世人开发替代能源的迫切感，在所有替代能源中，太阳能被视为经济且符合环保概念，因此目前太阳能的运用已逐渐引起重视。太阳能最基本的运用方式，是由太阳能板收集太阳能后直接使用其储存的热能，或转换为电力供后端使用。尽管此种运用方式已十分普及，但仍然缺乏有效的电力管理机制，使太阳能的运用更有效率或提供更多的应用。

实用新型内容

因此，本实用新型主要目的在提供一种太阳能电源系统控制装置，其在太阳能转换为电力、电力供应予负载的过程提供自动侦测开关及过充/过放防护机制，使电力在安全有效率的状态下进行转换与供应。

为达成前述目的采取的主要技术手段是令前述控制装置包括有：

一太阳能模组，是由一太阳能板、一直流/直流转换器及至少一蓄电池组成，该太阳能板将光能转换为热能后，经直流/直流转换器转换为直流电后对蓄电池充电；

一光侦测器，其输入端是与前述太阳能板输出端连接，以侦测其输出电压是否高于一电压值，进而判断室外光线是否足以令太阳能板工作；

一双工切换单元，其是由前述光侦测器控制切换，具有两组切换开关，以分别连接太阳能板、蓄电池及负载，以选择蓄电池是由太阳能或外部电源进行充电，抑或切离充电状态而对负载进行供电；

一自动侦测暨保护电路，其输入端是与蓄电池的电源输出端连接，又其输出端连接至一电子开关的控制端，该电子开关系连接于一外部电源与前述双工切换单元之间，藉此可判断蓄电池在外部电源充电时是否有过充现象，如有过充现象即进一步关闭电子开关，以停止外部电源对蓄电池充电；

一过放限制电路，其输入端是与蓄电池的电源输出端连接，其输出端设有一限制开关，该限制开关系设于蓄电池的电源输出端与负载之间，用以在蓄电池低于一设定值时，中止蓄电池的供电；

利用前述设计可获得一在安全有效率的状况下自动运作的太阳能电源系统控制装置，其在阳光充足时对蓄电池充电，但不对负载供电，俟天色渐暗后转由外部电源充电，且同时对负载供电，当蓄电池饱和后，即自动切断外部电源，俟天亮后光线充足，又恢复由太阳能进行充电。

前述蓄电池的电源输出端透过限制开关连接一驱动单元，该驱动单元是由一驱动电路与一定电流电路组成，藉此提供稳定电流的电源对负载供电。

前述蓄电池的电源输出端透过限制开关连接一直流/交流转换器，用以将蓄电池输出的直流电源转换为交流电，以提供交流形式的电源。

前述的光侦测器是令一第一晶体管的基极透过一齐纳二极管与太阳能板输出端连接，该第一晶体管集、射极又与一第二晶体管连接，该第二晶体管集极则与双工切换单元连接。

前述双工切换单元是由一具有两切换开关的继电器组成，该继电器的激磁线圈是与光侦测器的输出端连接，其中一切换开关的共同端是与太阳能模组中的直流/直流转换器输入端连接，该切换开关具两开关接点，其一与太阳能板连接，另一透过电子开关与外部电源连接；另一切换开关的共同端是连接蓄电池的电源输出端，另具两开关接点，其一空接，另一透过限制开关与负载连接。

前述自动侦测暨保护电路包括有：

一功率晶体管，其闸极连接于一电阻与一齐纳二极管的连接节点上，该电阻与齐纳二极管是跨接于蓄电池两端；

一变压器，其一次侧与功率晶体管的汲极连接，二次侧则与电子开关的控制端连接。

前述电子开关系一硅控整流器(SCR)，其闸极是与自动侦测暨保护电路输出端连接，阳、阴极则分别连接外部电源与双工切换单元，并透过双工切换单元的切换开关与太阳能模组连接。

前述的过放限制电路是令一第一晶体管的基极透过一齐纳二极管与蓄电池的电源输出端连接，该第一晶体管集、射极又与一第二晶体管连接，该第二晶体管集极则用以控制限制开关的开关。

前述限制开关系由一具有两开关接点的继电器构成，该继电器的激磁线圈是与过放限制电路的输出端连接，其中一开关接点是透过双工切换单元与蓄电池的电源输出端连接，另一开关接点是连接于蓄电池电源输出端与一外部供电输出端之间。

前述负载是为一发光二极管照明模组。

附图简述

图1：是本实用新型一较佳实施例的详细电路图。

图2：是本实用新型直流/直流转换器的详细电路图。

具体实施方式

有关本实用新型一较佳实施例的详细电路构造，请参阅图1所示，主要包括有一太阳能模组、一光侦测器20、一双工切换单元30、一自动侦测暨保护电路40、一过放限制电路50等；于本实施例中，可用以对一发光二极管照明模组60供电，故进一步包括有一驱动单元70；其中：

该太阳能模组是由一太阳能板11、一直流/直流转换器12及至少一蓄电池13组成，该太阳能板11将光能转换为热能后，经双工切换单元30的选择，由直流/直流转换器12转换为直流电后对该蓄电池13进行充电。

该光侦测器20是令一第一晶体管Q1的基极透过一齐纳二极管ZD1与太阳能板11输出端连接，该第一晶体管Q1集、射极又与一第二晶体管Q2连接，该第二晶体管Q2则以集极与双工切换单元30连接，以控制其切换。

该双工切换单元30是由一具有两切换开关31、32的继电器Relay1构成，该继电器Relay1的激磁线圈是与光侦测器20第二晶体管Q2的集极连接，其中一切换开关31的共同端是与太阳能模组中直流/直流转换器12的输入端连接，该切换开关31的常开接点是与太阳能板11连接，其常闭接点则透过一电子开关S1与外部电源连接，于本实施例中，电子开关S1是由一硅控整流器(SCR)构成，外部电源则由市电源经一AC-DC电源供应器与电子开关S1连接；而另一切换开关32的共同端是连接蓄电池13的电源输出端，其常开接点是空接，常闭接点则透过一限制开关51与驱动单元70连接。

该自动侦测暨保护电路40包括有：

一功率晶体管41，其闸极连接于一电阻R1与一齐纳二极管ZD2的连接节点上，该电阻R1与齐纳二极管ZD2是跨接于蓄电池13两端；

一变压器42，其一次侧与功率晶体管41的汲极连接，二次侧则与电子开关S1的闸极连接。

该过放限制电路50是令一第一晶体管Q3的基极透过一齐纳二极管ZD3与蓄电池13的电源输出端连接，该第一晶体管Q3集、射极又与一第二晶体管Q4连接，该第二晶体管Q4集极则与限制开关51连接，该限制开关51是由一具有两开关接点511、512的继电器Relay2构成，该继电器Relay2的激磁线圈是与前述第二晶体管Q4连接，其中一开关接点511是透过双工切换单元30的切换开关32与蓄电池13的电源输出端连接，另一开关接点512是连接于蓄电池13电源输出端与一外部供电输出端Vout之间。该外部供电输出端Vout可直接供应一12V的直流电源或透过一直流/交流转换器(DC-AC)供应一交流电源。

该驱动单元70输入端是透过限制开关51与蓄电池13的电源输出端连接，该驱动单元70是由一驱动电路71与一定电流电路72组成，于本实施例中，定电流电路72输出端是与发光二极管照明模组60连接，以提供具稳定电流的直流电源予发光二极管照明模组60。

由上述说明可了解本实用新型一较佳实施例的详细电路图，至于其工作原理详如以下所述：

由于该光侦测器20输入端是与太阳能板11输出端连接，故可侦测其输出电压是否高于一电压值(如6.2V)，藉以判断室外光线是否足以令太阳能板11工作，若室外光线充足，光侦测器20的齐纳二极管ZD1导通，从而使双工切换单元30的继电器Relay1激磁，两切换开关31、32由常闭接点切至常开接点，此时太阳能模组中的直流/直流转换器12与太阳能板11连接，随即可将太阳能板11送出的电能转换为直流电源，并对蓄电池13充电；在此同时，因切换开关32使驱动单元70切离蓄电池13，故驱动单元70无电源输入，发光二极管照明模组60亦不工作。

俟天色已暗，太阳能板11输出电压低于一设定值，光侦测器20的齐纳二极管ZD1截止，双工切换单元30两切换开关31、32切回常闭接点，此时直流/直流转换器12输入端是透过切换开关31常闭接点、电子开关S1与电源供应器AC-DC连接，当蓄电池13未高于一电压值例如12V，自动侦测暨保护电路40的齐纳二极管ZD2不导通，功率晶体管41导通，故透过变压器42予电子开关S1闸极一触发电压令其导通，此时电源供应器AC-DC即开始经直流/直流转换器12对蓄电池13充电，若蓄电池13已高于设定的电压值例如12V，自动侦测暨保护电路40的齐纳二极管ZD2随即导通，功率晶体管41截止，电子开关S1亦截止，蓄电池13亦不再充电，藉此可达成防过充的目的。

在前述电源供应器AC-DC的充电过程中，亦同时透过切换开关32对驱动单元70供电，此时发光二极管照明模组60亦将点亮。

又前述蓄电池13储存的电力亦可透过外部供电输出端Vout直接对外供应一直流电源(如12V)或透过直流/交流转换器(DC-AC)供应交流电源。

为防止蓄电池13过放电，该过放限制电路50将同步侦测蓄电池13的输出电压，当输出电压正常时，其齐纳二极管ZD3导通，继电器Relay2亦激磁，两开关接点511、512呈闭路，蓄电池13可正常供电，惟当蓄电池13电力低于一设定值(如11V)，齐纳二极管ZD3不通，继电器Relay2不再激磁，两开关接点511、512恢复开路，令蓄电池13停止充电，以防止因过放而损坏。

又如图2所示，是前述太阳能模组中直流/直流转换器12的详细电路图，其采取on-off充电法，可达快速充电、避免过充等目的，进而可延长蓄电池13的使用寿命。

Claims (10)

1.一种太阳能电源系统控制装置，其特征在于包括有：

一太阳能模组，是由一太阳能板、一直流/直流转换器及至少一蓄电池组成，该太阳能板将光能转换为热能后，经直流/直流转换器转换为直流电后对蓄电池充电；

一光侦测器，其输入端是与前述太阳能板输出端连接，以侦测其输出电压是否高于一电压值，进而判断室外光线是否足以令太阳能板工作；

一双工切换单元，其是由前述光侦测器控制切换，具有两组切换开关，以分别连接太阳能板、蓄电池及负载，以选择蓄电池是由太阳能或外部电源进行充电，抑或切离充电状态而对负载进行供电；

一自动侦测暨保护电路，其输入端是与蓄电池的电源输出端连接，又其输出端连接至一电子开关的控制端，该电子开关系连接于一外部电源与前述双工切换单元之间，藉此可判断蓄电池在外部电源充电时是否有过充现象，如有过充现象即进一步关闭电子开关，以停止外部电源对蓄电池充电；

一过放限制电路，其输入端是与蓄电池的电源输出端连接，其输出端设有一限制开关，该限制开关系设于蓄电池的电源输出端与负载之间，用以在蓄电池低于一设定值时，中止蓄电池的供电。

2.如权利要求1所述的太阳能电源系统控制装置，其特征在于：该蓄电池的电源输出端透过限制开关连接一驱动单元，该驱动单元是由一驱动电路与一定电流电路组成，藉此提供稳定电流的电源对负载供电。

3.如权利要求1所述的太阳能电源系统控制装置，其特征在于：该光侦测器是令一第一晶体管的基极透过一齐纳二极管与太阳能板输出端连接，该第一晶体管集、射极又与一第二晶体管连接，该第二晶体管集极则与双工切换单元连接。

4.如权利要求3所述的太阳能电源系统控制装置，其特征在于：该双工切换单元是由一具有两切换开关的继电器组成，该继电器的激磁线圈是与光侦测器的输出端连接，其中一切换开关的共同端是与太阳能模组中的直流/直流转换器输入端连接，该切换开关具两开关接点，其一与太阳能板连接，另一与透过电子开关与外部电源连接；另一切换开关的共同端是连接蓄电池的电源输出端，亦具两开关接点，其一空接，另一透过限制开关与负载连接。

5.如权利要求1所述的太阳能电源系统控制装置，其特征在于：前述自动侦测暨保护电路包括有：

一功率晶体管，其闸极连接于一电阻与一齐纳二极管的连接节点上，该电阻与齐纳二极管是跨接于蓄电池两端；

一变压器，其一次侧与功率晶体管的汲极连接，二次侧则与电子开关的控制端连接。

6.如权利要求5所述的太阳能电源系统控制装置，其特征在于：该电子开关系一硅控整流器，其闸极是与自动侦测暨保护电路输出端连接，阳、阴极则分别连接外部电源与双工切换单元，并透过双工切换单元的切换开关与太阳能模组连接。

7.如权利要求1所述的太阳能电源系统控制装置，其特征在于：该过放限制电路是令一第一晶体管的基极透过一齐纳二极管与蓄电池的电源输出端连接，该第一晶体管集、射极又与一第二晶体管连接，该第二晶体管集极连接限制开关。

8.如权利要求7所述的太阳能电源系统控制装置，其特征在于：该限制开关系由一具有两开关接点的继电器构成，该继电器的激磁线圈是与过放限制电路的输出端连接，其中一开关接点是透过双工切换单元与蓄电池的电源输出端连接，另一开关接点是连接于蓄电池电源输出端与一外部供电输出端之间。

9.如权利要求2所述的太阳能电源系统控制装置，其特征在于：该负载是为一发光二极管照明模组。

10.如权利要求1至9中任一项所述的太阳能电源系统控制装置，其特征在于：该蓄电池的电源输出端透过限制开关连接一直流/交流转换器，用以将蓄电池输出的直流电源转换为交流电，以提供交流形式的电源。

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