CN201369691Y - 太阳能智能供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及太阳能智能供电系统，包括太阳能电池板、蓄电池、微控制单元和连接微控制单元的外围电路，外围电路包括保护电路和输出单元，外围电路还包括脉宽调制控制单元，脉宽调制控制单元连接太阳能电池板的输出端。本实用新型通过pwm控制方法将太阳能转化而来的电能对蓄电池进行快充和浮充，并设置了温度补偿电路，在环境温度变化时对充电电压进行补偿，本实用新型有效地保护了蓄电池，延长了蓄电池的使用寿命，提高了太阳能供电系统的性能。

Description

太阳能智能供电系统

(一)技术领域

本实用新型涉及一种供电系统，特别是涉及一种太阳能供电系统。

(二)背景技术

面对世界越来越严重的能源紧缺，人们已经越来越关注太阳能的利用，其优点在于无地域限制、无害且能量巨大可持续利用，但是其能量分散并且很不稳定，很容易受天气、季节等因素的影响，特别是阴雨天气，效果就很不理想，所以人们便想办法将太阳能量在充足时事先存储起来再使用。

如公开日为2007年7月18日申请号为200610001294.5的中国发明专利申请一种可携式太阳能供电系统及其应用架构，该太阳能供电系统是用来接收一太阳电能后转换为一直流电能，该太阳能供电系统包括有：一接收单元，该接收单元是与一可挠型太阳能板连接，并用以接收该太阳电能；一控制区块，该控制区块与该接收单元连接，并用以转换该太阳电能为该直流电能，并将该直流电能稳定于一特定数值；一储存单元，该储存单元与该控制区块连接，并用以储存该直流电能；及一输出单元，该输出单元与该控制区块连接，该输出单元用以将该直流电能输出至一可携式装置。在该发明申请中并没有详细说明充电方法以及在充电过程中蓄电池所受到的影响，而蓄电池的寿命对太阳能供电系统的使用效率、性能等有很大的影响，而且该系统也只输出直流电能。

铅酸蓄电池由于其制造成本低，容量大，价格低廉而得到了广泛的使用。但是，若使用不当，其寿命将大大缩短。影响铅酸蓄电池寿命的因素很多，正确使用、维护好蓄电池，能有效延长蓄电池的使用寿命。研究发现电池充电过程对电池寿命影响最大，也就是说，绝大多数的蓄电池不是用坏的，而是“充坏”的，另外环境温度对蓄电池也有很大的影响。

(三)发明内容

为了克服现有技术上述问题的不足，本实用新型提供一种能有效保护蓄电池从而提高整个系统性能的太阳能供电系统。

本实用新型解决其技术问题的技术方案是：

太阳能智能供电系统，包括太阳能电池板、蓄电池、微控制单元和连接微控制单元的外围电路，外围电路包括保护电路和输出单元，外围电路还包括能通过调整pwm信号实现对蓄电池智能快充、浮充的脉宽调制控制单元，脉宽调制控制单元连接太阳能电池板的输出端。

实验表明如果以充电电流逐渐衰减方式充电，可以缩短充电时间，并对蓄电池的容量和寿命没有影响。本实用新型采用恒压充电对蓄电池进行快速充电，充电电压在充电时间里保持恒定的数值，随着蓄电池端电压的逐渐升高，电流逐渐减少。由于太阳能充电其电流的增大很缓慢，所以在充电初期，电流也不会过大而对蓄电池寿命造成影响。在快速充电完成后，为了补偿自放电，使蓄电池保持在近似完全充电状态，对其进行浮充。在调整充电电流前，微控制单元快速读取充电电流的大小，然后把设定的充电电流与实际读取到的充电电流进行比较，若实际电流偏小则通过脉宽调制控制单元向增加充电电流的方向调整PWM的占空比；若实际电流偏大则通过脉宽调制控制单元向减小充电电流的方向调整PWM的占空比。

外围电路还包括温度补偿电路，温度补偿电路采样并检测蓄电池环境温度，经过信号处理后产生温度补偿叠加信号输出。

当环境温度发生变化时，如冬天和夏天，温差相差很多，对蓄电池的影响也很大，所谓温度补偿是根据电池环境温度的高低来控制充电电压，当环境温度高时，调节充电电压使其下降，当环境温度低时，调节充电电压使其升高。

输出单元包括直流输出单元和交流输出单元，交流输出单元设有能将直流电转换成220V交流电的逆变器，所述的直流电电压为24V。在日常生活中，人们不但需要由电池供给的低压直流电，同时也需要不可缺少的220V交流电，本供电系统即提供两种输出，直流输出和通过逆变器转变的交流输出。

保护电路包括能避免因过载而损坏蓄电池的过载保护电路、能避免因电流超过额定电流而损坏蓄电池的过流保护电路、当充电电压超过额定充电电压时会自动切断充电电压的过充保护电路和当放电电压超过额定放电电压时会自动切断负载的过放保护电路。无论是过载、过流还是过充、过放对蓄电池都是有害的，对蓄电池的性能和寿命有很大的负影响，保护电路可以防止蓄电池受到影响。

外围电路还包括电量指示单元和充电状态指示单元，所述的电量指示单元和充电状态指示单元均设有指示灯。将电量指示单元和充电状态指示单元的指示灯设为不同颜色，如绿色和红色，绿灯亮，表示蓄电池充满状态，充电时，红色指示灯亮。

蓄电池为阀控型免维护铅酸蓄电池，且设有两个串联在一起。铅酸蓄电池是目前世界上广泛使用的一种化学电源，该产品具有良好的可逆性，电压特性平稳，使用寿命长，适用范围广，原材料丰富(且可再生使用)及造价低廉等优点，它不但是全密封的，而且还有一个可以控制电池内部气体压力的阀。供电系统是将两个12V的蓄电池进行串联连接，则输出直流电为24V。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过pwm控制方法将太阳能转化而来的电能对蓄电池进行快充和浮充，并设置温度补偿电路，在环境温度变化时对充电电压进行补偿，本实用新型有效地保护了蓄电池，使其性能不因不正确地使用和管理而被破坏，延长了蓄电池的使用寿命，提高了太阳能供电系统的性能。

(四)附图说明

图1是本实用新型的电路结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

太阳能智能供电系统，包括太阳能电池板、两个串联在一起的阀控型免维护铅酸蓄电池、微控制单元和连接微控制单元的外围电路，外围电路包括脉宽调制控制单元、温度补偿电路、直流输出单元、交流输出单元、电量指示单元、充电状态指示单元和保护电路，其中保护电路有过载保护电路、过流保护电路、过充保护电路和过放保护电路。太阳能电池板通过光电效应将太阳能转化为电能输出，采用恒压方式对蓄电池充电，在充电时间里保持充电电压的恒定，蓄电池的端电压达到一定电压时，改对蓄电池进行浮充。浮充是为了补充蓄电池自放电而损失的电能，微控制单元读取充电电流的大小并与预设的值进行比较，然后通过脉宽调制控制单元调整pwm的占空比而使充电电流达到预设的值。在环境温度较低时，温度补偿电路经采样并检测后，会提高充电电压，在环境温度较高时，温度补充电路经采用并检测后，会降低充电电压，使蓄电池不受外界环境温度的影响而影响其性能。当负载过多时，过载保护电路自动断开负载而避免设备因过载导致过热被烧坏；当发生短路电流过大而超过额定电流时，过流保护电路自动断电而保护设备；当充电电压达到额定值时，过充保护电路断开充电电压而避免过充；当蓄电压放电其端电压达到预设值11.2V时，过放保护电路自动切断电路，避免过放保护蓄电池。直流输出为24V，直流电经逆变器转换后输出220V、50HZ的交流电，可以满足用户的基本需求。

太阳能智能供电系统还包括一箱体，两个蓄电池、控制器、逆变器、输出插座均设置在该箱体内，安装时，将太阳能电池板安装在向光性好的户外，箱体放置在户内，用连接线将太阳能电池板和箱体连接在一起，且距离越短越好。使用时，通过电量指示单元的指示灯判定蓄电池是否是充满状态，通过充电状态指示单元的指示灯判断是否在充电状态。

Claims (6)

1.太阳能智能供电系统，包括太阳能电池板、蓄电池、微控制单元和连接微控制单元的外围电路，外围电路包括保护电路和输出单元，其特征在于：所述的外围电路还包括能通过调整pwm信号实现对蓄电池智能快充、浮充的脉宽调制控制单元，脉宽调制控制单元连接太阳能电池板的输出端。

2.根据权利要求1中所述的太阳能智能供电系统，其特征在于所述的外围电路还包括温度补偿电路，温度补偿电路采样并检测蓄电池环境温度，经过信号处理后产生温度补偿叠加信号输出。

3.根据权利要求1中所述的太阳能智能供电系统，其特征在于所述的输出单元包括直流输出单元和交流输出单元，交流输出单元设有能将直流电转换成220V交流电的逆变器，所述的直流电电压为24V。

4.根据权利要求1中所述的太阳能智能供电系统，其特征在于所述的保护电路包括能避免因过载而损坏蓄电池的过载保护电路、能避免因电流超过额定电流而损坏蓄电池的过流保护电路、当充电电压超过额定充电电压时会自动切断充电电压的过充保护电路和当放电电压超过额定放电电压时会自动切断负载的过放保护电路。

5.根据权利要求1中所述的太阳能智能供电系统，其特征在于所述的外围电路还包括电量指示单元和充电状态指示单元，所述的电量指示单元和充电状态指示单元均设有指示灯。

6.根据权利要求1中所述的太阳能智能供电系统，其特征在于所述的蓄电池为阀控型免维护铅酸蓄电池，且设有两个串联在一起。

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