CN201290011Y

CN201290011Y - 太阳能充放电控制器

Info

Publication number: CN201290011Y
Application number: CNU2008200911866U
Authority: CN
Inventors: 王树学; 母春旭
Original assignee: DAQING JIAHUA TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: DAQING JIAHUA TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2018-10-23

Abstract

本实用新型涉及的是太阳能充放电控制器，它包括核心管理模块、检测模块、控制模块、直流稳压模块、逆变模块、远程管理通讯模块，核心管理模块与远程管理通讯模块相连；蓄电池、太阳能电池板及负载的输出端分别连接A/D转换器，A/D转换器连接微处理器，微处理器连接TCP/IP通讯模块，通过TCP/IP通讯模块把处理后的信号上传到远程管理中心的计算机，计算机实时显示前端每个光伏发电系统的实时信号；远程管理中心通过以太网连接TCP/IP通讯模块，TCP/IP通讯模块、微处理器、核心管理模块、控制模块依次连接，实现对蓄电池的充放电控制及输出端口的控制。本实用新型能够实现远程在线监测与管理，实时获取系统工作参数，当系统出现故障时，立即发出报警信号，工作人员可及时进行人工干预或通过手动进行控制。

Description

太阳能充放电控制器

一、技术领域：

本实用新型涉及的是太阳能光伏发电系统充放电控制器，具体涉及的是具备远程在线监测与管理功能的太阳能充放电控制器。

二、背景技术：

一个光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、逆变器和控制器组成。其中太阳能电池通过自身材料的半导体光伏效应，经太阳照射可以产生不稳定、不连续的直流电能，逆变器将太阳能电池所产生的直流电力转换成交流电力，以供交流负载使用，控制器则具有防止蓄电池过充、过放的功能，保护蓄电池，延长其使用寿命。现有传统光伏发电系统无法实现远程管理与监测，其控制器由核心管理模块、检测模块、控制模块、直流稳压模块和逆变模块组成，控制器仅具有防止蓄电池过充、过放的功能，存在着工作状态无法有效控制和集中管理的问题，如在实际生产中，大量的前端发电系统的工作状态无法及时有效被集中获取，蓄电池过充、过放的程度如何无法及时、集中掌握和控制，甚至系统是否在工作、是否出现故障也无法及时掌握，导致用电设备无法正常连续运转、能源浪费严重等现象。

三、发明内容：

本实用新型的目的是提供一种太阳能充放电控制器，这种太阳能充放电控制器用于解决传统光伏发电系统无法实现远程集中管理与监测，工作状态无法有效集中控制的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能充放电控制器，包括核心管理模块、检测模块、控制模块、直流稳压模块、逆变模块，它还包括远程管理通讯模块，核心管理模块与远程管理通讯模块相连；蓄电池、太阳能电池板及负载的输出端分别连接A/D转换器，A/D转换器将上述各输出端的信号转换为数字信号经DATA数据口上传到微处理器，微处理器连接TCP/IP通讯模块，通过TCP/IP通讯模块把处理后的信号上传到远程管理中心，远程管理中心设置有计算机，用以实时显示前端每个光伏发电系统的实时信号，同时实现存储、比对和处理功能；远程管理中心通过以太网连接TCP/IP通讯模块，TCP/IP通讯模块、微处理器、核心管理模块、控制模块依次连接，实现对蓄电池的充放电控制及输出端口的控制。

有益效果：

本实用新型能够实现远程在线监测与管理，实时获取系统工作参数，解决了传统光伏发电系统无法实现远程管理与监测，转换效率低，能源浪费大，工作状态无法有效控制等问题；当系统出现故障时，立即发出报警信号，工作人员可及时进行人工干预或通过手动进行控制。

四、附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中远程管理通讯模块的原理方框图；

图3是本实用新型的远程管理通讯模块的电路图。

五、具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

结合图1、图2所示，这种太阳能充放电控制器，包括核心管理模块、检测模块、控制模块、直流稳压模块、逆变模块，它还包括远程管理通讯模块，核心管理模块与检测模块、控制模块及远程管理通讯模块相连，同时控制模块还与直流稳压模块及逆变模块相连；检测模块与蓄电池组输入口相连，检测蓄电池电压并输入核心管理模块；直流稳压模块与太阳能电池组相连，把太阳能电池组输出电压通过DC—DC转换成一稳定直流电压，输入到控制模块；逆变模块一端与控制模块相连把光伏电池板产生的电源存储到蓄电池组，另一端与控制模块相连把蓄电池存储的直流电源以正弦交流电源的形式经控制模块切换输出给负载，实现对太阳能板产生的电源储存，控制模块与蓄电池组、负载相连，接收核心管理模块指令接通和断开充电回路和供电回路，控制蓄电池组充放电和对负载的交流或直流切换。

远程管理通讯模块的工作原理为：蓄电池的实时电压值Vx、电流值Ix，太阳能电池板的输出电压值Vt，负载输出端的电压值Vf、电流值If等信号经A/D转换器转换为数字信号经DATA数据口上传到AT89C51微处理器进行处理并打包后以IP包形式经TCP/IP通讯模块上传到远程管理中心，中心管理计算机将实时显示前端每个光伏发电系统的实时电压值Vx、电流值Ix、电压值Vt、电压值Vf、电流值If等信号，同时实现存储、比对和处理等功能；远程管理中心的控制指令通过以太网传接入TCP/IP通讯模块后由AT89C51微处理器上传到核心管理模块再通过核心管理模块实现对控制模块发出控制指令，进而实现对蓄电池的充放电控制及输出端口的控制。

远程管理通讯模块的主要功能分为三大块：数据采集、信息上传、指令接收。

采集的数据有：蓄电池的实时电压值Vx、电流值Ix；太阳能电池板的输出电压值Vt；负载输出端的电压值Vf、电流值If。

上传的信息有：1、状态信息，包括蓄电池状态(正常、过压、欠压)；回传设置信息(交直流电压上下限、报警时间间隔)；2、报警信息，包括：蓄电池过充、过放报警。

接收的指令：1、过充控制，包括蓄电池过充时断开充电电路；蓄电池过充时强制放电；蓄电池过充解除时的充放电状态恢复。2、过放控制，蓄电池过放时断开负载电路；蓄电池过放解除时的充放电状态恢复。

图3提供了远程管理通讯模块的电路图，如图所示，微处理器AT89C51(以下简称CPU)通过其片内并行接口P0口与A/D转换器TLC2543相连接。CPU的P0.0～P0.4依次与TLC2543的EOC转换结束端、CLOCK时钟端、DATA INPUT数据输入、DATA OUT数据输出、CS片选相连，实现数据转换。微处理器AT89C51是整个系统的核心部件，将数据采集的结果经过运算处理后，通过与TCP/IP模块的通讯，把数据实时地传送到管理主机，配合相应软件对设备工作状态统一管理。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器。主要特性为：与MCS-51兼容；4K字节可编程闪烁存储器；寿命：1000写/擦循环；数据保留时间：10年；全静态工作：0Hz-24MHz；三级程序存储器锁定；128×8位内部RAM；32可编程I/O线；两个16位定时器/计数器；5个中断源；可编程串行通道；低功耗的闲置和掉电模式；片内振荡器和时钟电路。

A/D转换器TLC2543的输入通道AIN0～AIN10可以连接11路模拟信号，检测蓄电池电压、电流，负载电压、太阳能板电压、电流等。A/D转换器TLC2543是一种12位开关电容逐次逼近式模数转换器，负责数据采集工作，将各项电压、电流值转换结果传送到微处理器。它有三个输入控制端，片选CS、I/O时钟、数据输入端DATA INPUT，同时还可以通过一个串行的三态输出端与主处理器及其外围串行口进行通讯，以输出转换结果。除了高速的转换功能和通用的控制能力外，TLC2543的片内还具有14通道多路器，可以选择11个模拟输入通道或3个内部自测电压中的一个，转换结束时，EOC输出端变高，指示转换完成。

CPU的RXD端与TCP/IP模块的TXD端连接，CPU的TXD端与TCP/IP模块的RXD端连接，TCP/IP模块的另外输出端与RJ45口相连，完成远程通讯。硬件连接方式为：CPU串口(TTL电平)的TXD、RXD信号脚与模块TXD、RXD的信号脚交叉相连，地(GND)相连，模块的四个网络信号脚(TX+、TX-、RX+、RX-)直接和网络接口RJ45相连。TCP/IP通讯模块ZNE-100TL：10/100M自适应以太网接口，波特率在300bps～230.4kbps之间可任意设定；工作端口、目标IP地址和端口均可设定；网络断开后自动断开连接，保证整个网络可靠的建立TCP连接；支持先进的安全机制，防止未经授权者的非法访问，提供防火墙IP地址筛选，最多设置8个认证IP或IP段；支持远程配置。

看门狗电路负责监测系统电压，其RESET信号与CPU复位端连接。片选CS、数据输入、数据输出、串行时钟分别通过P1.0～P1.3口与CPU连接，可实现数据存储。看门狗X5045是一种集看门狗、电压监控和串行EEPROM三种功能于一身的可编程控制电路。X5045中的看门狗对系统提供了保护功能。当系统发生故障而超过设置时间时，电路中的看门狗将通过RESET信号向CPU做出反应。X5045提供了三个时间值供用户选择使用。它所具有的电压监控功能还可以保护系统免受低电压的影响，当电源电压降到允许范围以下时，系统将复位，直到电源电压返回到稳定值为止。X5045的存储器与CPU可通过串行通信方式接口，共有4096个位，可以按512 x 8个字节来放置数据。

CPU的T0口通过三极管8550驱动蜂鸣器BELL，当过充或过放时可启动蜂鸣器报警。

CPU的XTAL1和XTAL2端外接石英晶体作定时元件，内部反相放大器自激振荡，产生时钟。

Claims

1、一种太阳能充放电控制器，包括核心管理模块、检测模块、控制模块、直流稳压模块、逆变模块，其特征在于：它还包括远程管理通讯模块，核心管理模块与远程管理通讯模块相连；蓄电池、太阳能电池板及负载的输出端分别连接A/D转换器，A/D转换器将上述各输出端的信号转换为数字信号经DATA数据口上传到微处理器，微处理器连接TCP/IP通讯模块，通过TCP/IP通讯模块把处理后的信号上传到远程管理中心，远程管理中心设置有计算机，用以实时显示前端每个光伏发电系统的实时信号，同时实现存储、比对和处理功能；远程管理中心通过以太网连接TCP/IP通讯模块，TCP/IP通讯模块、微处理器、核心管理模块、控制模块依次连接，实现对蓄电池的充放电控制及输出端口的控制。

2、根据权利要求1所述的太阳能充放电控制器，其特征在于：所述的远程管理通讯模块中的微处理器通过其片内并行接口P0口与A/D转换器相连接；微处理器的P0.0～P0.4依次与A/D转换器的EOC转换结束端、CLOCK时钟端、DATAINPUT数据输入、DATAOUT数据输出、CS片选相连，实现数据转换；A/D转换器的输入通道AIN0～AIN10连接11路模拟信号，检测蓄电池电压、电流、负载电压、太阳能板电压、电流；

微处理器的RXD端与TCP/IP模块的TXD端连接，微处理器的TXD端与TCP/IP模块的RXD端连接，TCP/IP模块的另外输出端与RJ45口相连，完成远程通讯；

看门狗电路负责监测系统电压，其RESET信号与微处理器复位端连接，片选CS、数据输入、数据输出、串行时钟分别通过P1.0～P1.3口与微处理器连接，可实现数据存储；

微处理器的T0口通过三极管驱动蜂鸣器，当过充或过放时可启动蜂鸣器报警；

微处理器的XTAL1和XTAL2端外接石英晶体作定时元件，内部反相放大器自激振荡，产生时钟。

3、根据权利要求2所述的太阳能充放电控制器，其特征在于：所述的微处理器选用AT89C51，A/D转换器选用TLC2543，TCP/IP通讯模块选用ZNE-100TL，看门狗选用X5045。