CN201210624Y - 一种太阳能充放电电路装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型系太阳能充电装置，特别是涉及一种能高效充放电的电路装置。一种太阳能充放电电路装置，其特征在于包括光伏电池组件、控制电路、监测电路和蓄电池构成；所述光伏电池组件由多数光伏电池单元组成；所述控制电路的输入端与所述光伏电池各单元分别对应连接，其输出合并连接蓄电池，控制电路分别控制多数光伏电池各单元的开关；蓄电池经监测电路接入控制电路。所述监测电路为电压传感件，所述控制电路包括PWN控制器，所述蓄电池经逆变器连接电器负载。本技术方案可以最大限度满足铅酸蓄电池充放电特性曲线的要求，使得光伏发电的工作状态稳定可靠，蓄电池有效容量提高并且使用寿命得以大大增加。

Description

一种太阳能充放电电路装置
(一)技术领域
本实用新型系太阳能充电装置，特别是涉及一种能高效充放电的电路装置。
(二)背景技术
太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，也是清洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中；大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。太阳能电池的应用已遍及国民经济的各个领域。太阳能有丰富、清洁等优点，每年到达地面的太阳辐射能约为130万亿吨标准煤，以我国为例，目前人均能源占有量不足一吨标准煤，但如果把我国国土上的太阳能全部收集起来，相当于每人每年2000吨标准煤，而且太阳象目前这样的辐射量，还可维持数十亿年，它不用运输，到处都有，既清洁又安全，虽然目前对它的利用还有许多技术上的难题，但到下个世纪它将是又一种理想便宜的新能源。
太阳能的光电转换是指太阳的辐射能光子通过半导体物质转变为电能的过程，通常叫做“光生伏打效应”，太阳电池就是利用这种效应制成的。目前太阳能光伏发电在我国迅猛发展，从小的10瓦20瓦到大的太阳能电站10兆瓦，种类很多。主要有离网型和并网型两类。由于技术上的原因，我国绝大多数都是离网型中小规模太阳能光伏发电。离网型光伏发电必须依靠蓄电池储存电能，那么如何安全有效地对蓄电池充好电，充足电，便是光伏发电系统的一项关键技术。许多系统都采用常规的蓄电池生产厂家给出的充放电参数进行设计制作。然而太阳能光伏电池并不是普通的市电电源，也不是化学电源。它是非线性的，随着日光照度变化而变化。输出电压忽高忽低，输出电流忽大忽小。虽有种种电路但都达不到理想的充电效果，并且极易造成蓄电池损坏或使用寿命的减短。
太阳能光伏电池200W-2000W的离网型太阳能发电设备的I-V特性见附图1，即当温度，光照一定的条件下，光伏电池的输出电流与输出电压呈非线性变化。从图中可以看出：在输出电压从0到最大功率输出的电池电压之间很大范围内(A-B段)，输出电压有较大变化，输出电流仍是以接近短路电流大小的恒定数值输出。当光伏电池向储能元件—蓄电池充电时，其输出电压受蓄电池电压钳制近似蓄电池电压，而充电电流不变。但是，蓄电池的电压也是变化的，随着电池逐渐充满，电压也缓慢上升。当充至70—80％时，电池电压会迅速上升，此时应改为小电流涓流充电，到电池充满为止。然而正如上述光伏电池的特性，光伏电池的输出电流并不因蓄电池电压升高而减少(此时蓄电池电压仍在A-B区间内)，不能形成涓流充电，其结果使得蓄电池电压过高受到损坏或保护电路过早自动切断充电回路导致充电不足。
(三)实用新型内容
本实用新型的目的是，提供一种高效充电，又能维护提高蓄电池寿命的太阳能充放电电路装置。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种太阳能充放电电路装置，其特征在于包括光伏电池组件、控制电路、监测电路和蓄电池构成，
所述光伏电池组件为，由多数光伏电池单元组成；
所述控制电路的输入端与所述光伏电池各单元分别对应连接，其输出合并连接蓄电池，控制电路分别控制多数光伏电池各单元的开关；
所述蓄电池经监测电路接入控制电路；
所述监测电路为电压传感件。
所述控制电路采用PWN控制器。
所述蓄电池经逆变器连接电器负载。
本技术方案为200W-2000W的离网型太阳能发电设备的一种太阳能充放电电路装置。根据太阳能光伏电池的I-V特性，将太阳能电池板组件分成多个光伏电池单元，各单元光伏电池单独连线接入智能充放电控制电路，所述控制电路为计算机，对每一路光伏电池单元实行单独PWN控制，PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换，让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小，PWN控制使每一单元都处在最佳工作状态。同时监控蓄电池电压，随着蓄电池电压的逐步上升，控制电路将在不同的电压点，一般为在蓄电池接近充满的电压基础上每一点位递增0.2伏左右，一个一个的将太阳能电池板单元切除直至最后一个单元。当只有最后一个单元充电时，充电电流仅仅是满充时的几分之一如1/6或1/8，符合蓄电池涓流充电的技术要求，有效提高了电池的使用寿命和充电容量。当蓄电池电压低于一设定值时，控制电路又将所有太阳能电池单元全部接通，以最大限度利用太阳能。
蓄电池经逆变器先将直流斩成交流，再用工频变压器升压，或先将直流用高频变压器升压到315V，再用50Hz的桥式电路斩波，得到220V修正正弦波供电器负载使用。
本实用新型具有以下优越性和有益效果：
使用本实用新型电路装置，可以最大限度满足铅酸蓄电池充放电特性曲线的要求。使得光伏发电的工作状态稳定可靠，蓄电池有效容量提高并且使用寿命得以大大增加。初步估算每套太阳能电池发电站可节约投资10％。同时铅酸蓄电池含有大量的重金属，极易污染环境。节约了蓄电池的用量，提高了使用的安全性，延长了它的使用年限。环保，社会，企业效益都十分巨大。
(四)附图说明
图1是离网型太阳能发电设备的I-V特性图
图2是本实用新型太阳能充放电电路装置的电路简图
图中，1.光伏电池组件、2.控制电路、3.监视电路、4.蓄电池、5.逆变器、6.电器负载。
(五)具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型作详细说明。
太阳能智能充放电电路主要由四部分组成(见附图2)。第一部分是多单元组合的光伏电池组件，将原来一个大的组件分解为多个光伏电池单元以分别控制。第二部分是本方案的中心部分微电脑控制器，根据太阳能发电设备的I-V特性，通过电路的设计和控制程序，由传感器输入的电压数据，有针对性地分别控制各太阳能电池单元达到了最佳的充电效果。第三部分是监视电路，选用高灵敏高精度蓄电池电压检测传感器，将蓄电池在充放电过程中的电压变化准确地检测传输给控制电路。第四是储能器件——铅酸蓄电池，它是离网型光伏发电不可缺少的部分，也是本装置的充电工作对象。
使用本技术方案，可以最大限度满足铅酸蓄电池充放电特性曲线的要求，使得光伏发电的工作状态稳定可靠，蓄电池有效容量提高并且使用寿命得以大大增加。

Claims (4)

1.一种太阳能充放电电路装置，其特征在于包括光伏电池组件、控制电路、监测电路和蓄电池构成；
所述光伏电池组件为，由多数光伏电池单元组成；
所述控制电路的输入端与所述光伏电池各单元分别对应连接，其输出合并连接蓄电池，控制电路分别控制多数光伏电池各单元的开关；
所述蓄电池经监测电路接入控制电路。
2.根据权利要求1所述的太阳能充放电电路装置，其特征是所述监测电路为电压传感件。
3.根据权利要求1所述的太阳能充放电电路装置，其特征是所述控制电路包括PWN控制器。
4.根据权利要求1所述的太阳能充放电电路装置，其特征是所述蓄电池经逆变器连接电器负载。
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