CN201393327Y - 高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种太阳能光伏照明控制系统，具体地说是涉及一种高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置。本实用新型照明控制装置包括正端控制电路、继电器控制电源切换电路及防反接电路、控制电路电源取样电路、负载短路电流采样电路、负载检测电路、温度采集电路、拨码开关电路、单片机、控制指示电路和接线端子。本实用新型通过独立的控制器，配置独立的开关电源，对控制及驱动电路进行双向供电，使系统连续不间断工作，并达到针对负载功率配置相应电源，提高系统灵活性和适应性；适合在高寒地区使用。本设计在普通光控制器的基础上增设了市电补充充电功能，与太阳能电池板互补，以保证蓄电池长时间有充足的电量，从而满足路灯系统不间断供电的需求。

Description

高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能光伏照明控制系统，具体地说是涉及一种采用控制蓄电池充放电及照明控制并采用AVR系列单片微处理器，通过专用软件完成对蓄电池充放电过程的适用于高寒地区的市电补充型光伏双路照明控制装置。

背景技术

目前，据调查巿场上主导的巿电补充型太阳能光伏照明控制器是以北京汇能精电的型号为EPRC-G市电互补控制器，他是通过对型号为EPDC太阳能双路控制器改造，附加继电器控制，与开关电源安装在同一外壳内，形成市电补充型太阳能路灯控制器。其是以普通太阳能双路灯控制器的一路输出接继电器线圈，继电器输出接市电220AC输入，即通过控制器的输出去控制市电输入，从系统的实现方法上看比较简单，容易实现，但是，此改装后的系统只有一路输出，而且是以蓄电池作为其唯一的驱动电源，当蓄电池损坏或者有一某种原因不能正常输出时，整个系统就会处于瘫痪状态，而且此设计是用继电器控制220AC输入，所以对继电器各技术参数要求较高，由于占用了一路输出，所以，这种控制器就被局限为单路输出控制器，其与开关电源集成于一体，不利于系统的灵活配置。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种采用控制蓄电池充放电及照明控制并采用AVR系列单片微处理器，通过专用软件完成对蓄电池充放电过程的适用于高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置。

本实用新型一种高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置通过下述技术方案予以实现：本实用新型一种高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置包括正端控制电路、继电器控制电源切换电路及防反接电路、控制电路电源取样电路、负载短路电流采样电路、负载检测电路、温度采集电路、拨码开关电路、单片机、控制指示电路和接线端子，所述的正端控制电路的开关管Q3的源极S端与分压电阻R27和二极管D11一端并联与接线端子的1脚连接，开关管Q3的栅G极端与分压电阻R27和二极管D11负极并联同时串联连接电阻R28接三极管T5集电极，三极管T5基极通过电阻R29与单片机的26脚连接，开关管Q3漏极D端与继电器控制电源切换电路及防反充电路的Q4输入端连接；其由二极管D4和电容C构成的滤波电路输出端与单片机的38脚连接；所述的继电器控制电源切换电路及防反接电路的继电器线圈一端串联电阻R31接三极管T3的集电极，三极管T3的基极串联电阻R32与单片机的28脚连接，三极管T3的发射极与可变电阻RV4之间并联连接二极管D2，继电器线圈另一端与控制电路电源取样电路的33V稳压源输出端JDQ+连接，继电器常闭触点输出端通过可变电阻RV4与接线端子的4脚连接，常闭触点输入端与开关管Q4输出端连接，开关管Q4输入端与开关管Q3输出端Port1连接，继电器常开触点输入端与接线端子的5脚连接；所述的控制电路电源取样电路的33V稳压源输入端与二极管D17和D18输出端并联连接，二极管D17输入端与蓄电池电源连接，二极管D18输入端与市电电源连接，33V稳压源输出端分别与18V稳压源的输入端和继电器线圈的JDQ+端连接，18V稳压源输出端与5V稳压源输入端连接并输出+18V直流电源；所述的负载短路电流采样电路的比较器U2B输入端6脚与单片机的36脚连接，输入端5脚通过并联电阻R43和R55接地，比较器U2B输出端与单片机的17脚连接，比较器U2A输入端2脚与单片机的35脚连接，输入端3脚通过并联电阻R43和R55接地，输出端与单片机的16脚连接；所述的负载检测电路的开关管Q1输入漏极D端与接线端子的8脚连接，开关管Q1的栅极G与三极管T2集电极连接并串联连接电阻R14与18V稳压源输出电源+18V连接，三极管T2基极串联电阻R11与单片机的29脚连接，采样电阻PR2一端与开关管Q1输出源极S端连接，采样电阻PR2另一端接地，开关管Q1输出源极S端串联电阻R2与电容CF2、CF4并联与单片机的36脚连接即与比较器U2B负输入端6脚连接，开关管Q1输入漏极D端串联电阻R45与单片机的33脚连接，所述的负载检测电路的开关管Q2输入漏极D端与接线端子的3脚连接，开关管Q2的栅极G与三极管T1集电极连接同时串联分压电阻R15与18V稳压源输出电源+18V连接，三极管T1基极通过电阻R10与单片机的27脚连接，采样电阻PR1一端与开关管Q2输出源极S端连接，同时串联电阻R1与电容CF1、CF3并联后与单片机的35脚连接即与比较器U2A负输入端2脚连接，开关管Q2输入漏极D端通过串联电阻R44通过与单片机的24脚连接；所述的温度采集电路的读写可编程温度探测器TP-senser基极与单片机的40脚连接，读写可编程温度探测器TP-senser集电极与基极并联电阻R38后接VCC，发射极接地。

本实用新型一种高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置与现有技术相比较有如下有益效果：本实用新型通过开发独立的控制器，配置独立的开关电源，对控制及驱动电路进行双向供电，使系统达到连续不间断工作的目的，并达到针对负载功率配置相应电源，提高系统灵活性和适应性的目的；通过温度检测电路，采用统计方法及数字滤波等软件算法，对蓄电池各电压控制点进行季节性调整，以适应高海拔地区季节性气候变化，达到提高系统资源的利用率的目的；相对于电子短路保护，系统设计了独特的短路保护电路，采用微型单片处理器，精确采样，快速响应，达到保护目的。本实用新型提供了一种新型高寒地区市电补充型智能光伏双路照明控制系统，优化了系统性能及功能，有利于市场的推广和资源的优化。本设计在普通光控制器的基础上增设了市电补充充电功能，与太阳能电池板互补。以保证蓄电池长时间有充足的电量，从而满足路灯系统不间断供电的需求。

附图说明

本实用新型一种高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置有如下附图：

图1为本实用新型一种高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置正端控制方式电路结构示意图和控制电路电源取样电路结构示意图；

图2为本实用新型一种高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置继电器控制电源切换电路及防反接电路原理结构示意图；

图3为本实用新型一种高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置负载短路电流采样电路结构示意图；

图4为本实用新型一种高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置负载检测电路结构示意图；

图5为本实用新型一种高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置温度采集电路结构示意图；

图6为本实用新型一种高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置单片机和拨码开关接线结构示意图；

图7为本实用新型一种高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置控制指示电路结构示意图；

图8为本实用新型一种高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置接线端子接线结构示意图。

其中：1、正端控制电路；2、继电器控制电源切换电路及防反接电路；3、控制电路电源取样电路；4、负载短路电流采样电路；5、负载检测电路；6、温度采集电路；7、拨码开关电路；8、单片机；9、控制指示电路；10、接线端子；21、继电器线圈；22、继电器常开触点；23、继电器常闭触点；31、33V稳压源；32、18V稳压源；33、5V稳压源。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型一种高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置技术方案作进一步描述。

如图1-图8所示，本实用新型一种高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置包括正端控制电路1、继电器控制电源切换电路及防反接电路2、控制电路电源取样电路3、负载短路电流采样电路4、负载检测电路5、温度采集电路6、拨码开关电路7、单片机8、控制指示电路9和接线端子10，所述的正端控制电路1的开关管Q3的输入源极S端与分压电阻R27和二极管D11一端并联与接线端子10的1脚连接，开关管Q3的栅极G端与分压电阻R27和二极管D11负极并联同时串联连接电阻R28接三极管T5集电极，三极管T5基极通过电阻R29与单片机8的26脚连接，开关管Q3输出漏极D端与继电器控制电源切换电路及防反接电路2的开关管Q4输入端连接；其由二极管D4和电容C构成的滤波电路输出端与单片机8的38脚连接；所述的继电器控制电源切换电路及防反接电路2的继电器线圈21一端串联电阻R31接三极管T3的集电极，三极管T3的基极串联电阻R32与单片机8的28脚连接，三极管T3的发射极与可变电阻RV4之间并联连接二极管D2，继电器线圈21另一端与控制电路电源取样电路3的33V稳压源31输出端JDQ+连接，继电器常闭触点输出端通过可变电阻RV4与接线端子10的4脚连接，常闭触点输入端23与开关管Q4输出端连接，开关管Q4输入端与开关管Q3输出端Port1连接，继电器常开触点22输入端与接线端子10的5脚连接；所述的控制电路电源取样电路3的33V稳压源31输入端与二极管D17和D18输出端并联连接，二极管D17输入端与蓄电池电源连接，二极管D18输入端与市电电源连接，33V稳压源31输出端分别与18V稳压源32的输入端和继电器线圈21的JDQ+端连接，18V稳压源32输出端与5V稳压源33输入端连接并输出+18V直流电源；所述的负载短路电流采样电路4的比较器U2B输入端6脚与单片机8的36脚连接，输入端5脚通过并联电阻R43和R55接地，比较器U2B输出端与单片机8的17脚连接，比较器U2A输入端2脚与单片机8的35脚连接，输入端3脚通过并联电阻R43和R55接地，输出端与单片机(8)的16脚连接；所述的负载检测电路5的开关管Q1输入漏极D端与接线端子10的8脚连接，开关管Q1的栅极G端与三极管T2集电极连接并串联连接电阻R14与18V稳压源32输出电源+18V连接，三极管T2基极串联电阻R11与单片机8的29脚连接，采样电阻PR2一端与开关管Q1输出源极S端连接，采样电阻PR2另一端接地，开关管Q1输出源极S端串联电阻R2与电容CF2、CF4并联与单片机8的36脚连接即与比较器U2B负输入端6脚连接，开关管Q1输入漏极D端串联电阻R45与单片机8的33脚连接，所述的负载检测电路5的开关管Q2输入漏极D端与接线端子10的3脚连接，开关管Q2的栅极与三极管T1集电极连接同时串联分压电阻R15与18V稳压源32输出电源+18V连接，三极管T1基极通过电阻R10与单片机8的27脚连接，采样电阻PR1一端与开关管Q2输出源极S端连接，同时串联电阻R1与电容CF1、CF3并联后与单片机8的35脚连接即与比较器U2A负输入端2脚连接，开关管Q2输入漏极D端通过串联电阻R44通过与单片机8的24脚连接；所述的温度采集电路6的读写可编程温度探测器TP-senser基极与单片机8的40脚连接，读写可编程温度探测器TP-senser集电极与基极并联电阻R38后接地，发射极接地。

所述的拨码开关7输出端2、3、4、5、6、7脚并联电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9后与单片机8的1、2、3、4、5、6脚连接；所述的强充指示发光二极管LED2、欠压指示发光二极管LED3、负载指示发光二极管LED1和状态指示发光二极管LED0输出端并联接地，其输入端分别串联电阻R23、R22、R21、R20并分别与与单片机8的20、19、18、15脚连接。

实施例1。

所述的正端控制电路1的开关管Q3的输入源极S端与分压电阻R27和二极管D11一端并联与接线端子10的1脚连接，开关管Q3的栅极G端与分压电阻R27和二极管D11负极并联同时串联连接电阻R28接三极管T5集电极，三极管T5基极通过电阻R29与单片机8的26脚连接，开关管Q3输出漏极D端与继电器控制电源切换电路及防反接电路2的开关管Q4输入端连接；其由二极管D4和电容C构成的滤波电路输出端与单片机8的38脚连接；所述的继电器控制电源切换电路及防反接电路2的继电器线圈21一端串联电阻R31接三极管T3的集电极，三极管T3的基极串联电阻R32与单片机8的28脚连接，三极管T3的发射极与可变电阻RV4之间并联连接二极管D2，继电器线圈21另一端与控制电路电源取样电路3的稳压源31输出端JDQ+连接，继电器常闭触点输出端通过可变电阻RV4与接线端子10的4脚连接，常闭触点输入端23与开关管Q4输出端连接，开关管Q4输入端与开关管Q3输出端Port1连接，继电器常开触点22输入端与接线端子10的5脚连接；所述的控制电路电源取样电路3的33V稳压源31输入端与二极管D17和D18输出端并联连接，二极管D17输入端与蓄电池电源连接，二极管D18输入端与市电电源连接，33V稳压源31输出端分别与18V稳压源32的输入端和继电器线圈21的JDQ+端连接，18V稳压源32输出端与5V稳压源33输入端连接并输出+18V直流电源；所述的负载短路电流采样电路4的比较器U2B输入端6脚与单片机8的36脚连接，输入端5脚通过并联电阻R43和R55接地，比较器U2B输出端与单片机8的17脚连接，比较器U2A输入端2脚与单片机8的35脚连接，输入端3脚通过并联电阻R43和R55接地，输出端与单片机(8)的16脚连接；所述的负载检测电路5的开关管Q1输入漏极D端与接线端子10的8脚连接，开关管Q1的栅极G端与三极管T2集电极连接并串联连接电阻R14与稳压源32输出电源+18V连接，三极管T2基极串联电阻R11与单片机8的29脚连接，采样电阻PR2一端与开关管Q1输出源极S端连接，采样电阻PR2另一端接地，开关管Q1输出源极S端串联电阻R2与电容CF2、CF4并联与单片机8的36脚连接即与比较器U2B负输入端6脚连接，开关管Q1输入漏极D端串联电阻R45与单片机8的33脚连接，所述的负载检测电路5的开关管Q2输入漏极D端与接线端子10的3脚连接，开关管Q2的栅极G与三极管T1集电极连接同时串联分压电阻R15与18V稳压源32输出电源+18V连接，三极管T1基极通过电阻R10与单片机8的27脚连接，采样电阻PR1一端与开关管Q2输出源极S端连接，同时串联电阻R1与电容CF1、CF3并联后与单片机8的35脚连接即与比较器U2A负输入端2脚连接，开关管Q2输入漏极D端通过串联电阻R44通过与单片机8的24脚连接；所述的温度采集电路6的读写可编程温度探测器TP-senser基极与单片机8的40脚连接，读写可编程温度探测器TP-senser集电极与基极并联电阻R38后接地，发射极接地。

所述的拨码开关7输出端2与电阻R4并联接单机8的6脚，电阻R4另一端接地，拨码开关7输出端3与电阻R5并联接单片机8的5脚，电阻R5另一端接地，拨码开关7输出端4与电阻R6并联接单片机8的4脚，电阻R6另一端接地，拨码开关7输出端5与电阻R7并联接单片机8的3脚，电阻R7另一端接地，拨码开关7输出端6与电阻R8并联接单片机的2脚，电阻R8另一端接地，拨码开关7输出端7与电阻R9并联接单片机8的1脚连接；

所述的强充指示发光二极管LED2、欠压指示发光二极管LED3、负载指示发光二极管LED1和状态指示发光二极管LED0的输出端并联接地，强充指示发光二极管LED2输入端串联电阻R23与单片机8的20脚连接，欠压指示发光二极管LED3输入端串联电阻R22与单片机8的19脚连接，负载指示发光二极管LED1输入端串联电阻R21与单片机8的18脚连接，状态指示发光二极管LED0输入端串联电阻R20与单片机8的15脚连接。

本实用新型一种高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置工作原理为：正端控制电路1工作原理：三极管T5接收单片机送出的PWM波，当脉冲为高电平时，T5导通，PV+通过电阻R27\R28\T5与地形成回路，电阻R27\R28分压给Q3门极提供偏压，Q3导通，太阳能电池板通过Q3对蓄电池进行充电，当脉冲为低电平时，T5断开，PV+与地之间的回路断开，Q3门极偏压消失，Q3断开，太阳能电池板停止对蓄电池进行充电。

继电器控制电源切换电路及防反接电路2工作原理：当驱动信号SD_Driver为低电平时，三极管T3关断，继电器线圈21无电流，继电器处在常闭状态，电源通过继电器常闭触点23打到蓄电池档上，当驱动信号SD_Driver为高电平时三极管T3导通，继电器线圈21通过电流，使继电器吸合，电源通过继电器常开触点22切换到市电上了；由于D2接在市电与蓄电池的入口处，所以，无论市电还是蓄电反接都能起到回流作用，保护后续电路。

控制电路电源取样电路3工作原理：D17\D18分别接到市电与蓄电的入口上，这样无论哪一路电源正常，都能保证后续控制电路正常工作，此处主要是为48V系统考虑，当电压大于30V时LM317将LM7818前级电压稳在30V左右，即便输入电压达到60V，控制电源也不会出现异常。

负载短路电流采样电路4工作原理：当接通负载时，回路有电流产生，采样电阻PR1上就产生相应的电压，此采样电压被送到比较器LM393的负输入端，此电压与正端参考点呀VREF相比较，当采样电压值小于参考点压时，比较器输出高电平，当采样电压值大于参考点压时比较器输出低电平，这个电平变化信号送入单片机使其产生中断，单片机8经过比较认为过载或短路故障发生则，关断开关管Q2，从而切断输出。

负载检测电路5工作原理：当系统处于空载状态时，L1-端为高电平，此时电阻R44\R50通过分压得到5V电平信号(FR_feedbake)，当单片机8检测到高电平时，即认为系统空载，当系统带载时，L1-端基本为＜＝0.5V电压，此时电阻R44\R50分压得到零电平，当单片机8检测到低电平时，即认为系统带载。

温度采集电路6工作原理：单片机8通过读写可编程温度探测器件TP-senser18B20，读出十六位二进制温度值，通过软件计算相应的补偿系数；来调整蓄电池的各个工作点电压值。

拨码开关7工作原理：当拨码开关7相应的位打到OFF上时，输入到单片机8口上的电平为高电平，此时，单片机8认为是0，当拨码开关7相应的位打到ON上时，输入到单片机8口上的电平为低电平，此时，单片机8认为是1，以此判断拨码开关7的状态。

具有自适应功能，适合在高寒地区使用。由于本实用新型整个控制器的硬件选用的是耐电压、电流冲击，工作温度范围宽的器件，所选的器件适用于高寒地区使用。

Claims (2)

1、一种高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置，包括正端控制电路(1)、继电器控制电源切换电路及防反接电路(2)、控制电路电源取样电路(3)、负载短路电流采样电路(4)、负载检测电路(5)、温度采集电路(6)、拨码开关电路(7)、单片机(8)、控制指示电路(9)和接线端子(10)，其特征在于：所述的正端控制电路(1)的开关管Q3的输入漏极D端与分压电阻R27和二极管D11一端并联与接线端子(10)的1脚连接，开关管Q3的门极与分压电阻R27和二极管D11负极并联同时串联连接电阻R28接三极管T5集电极，三极管T5基极通过电阻R29与单片机(8)的26脚连接，开关管Q3输出源极S端与继电器控制电源切换电路及防反接电路(2)的开关管Q4输入端连接；其由二极管D4和电容C构成的滤波电路输出端与单片机(8)的38脚连接；所述的继电器控制电源切换电路及防反接电路(2)的继电器线圈(21)一端串联电阻R31接三极管T3的集电极，三极管T3的基极串联电阻R32与单片机(8)的28脚连接，三极管T3的发射极与可变电阻RV4之间并联连接二极管D2，继电器线圈(21)另一端与控制电路电源取样电路(3)的33V稳压源(31)输出端JDQ+连接，继电器常闭触点输出端通过可变电阻RV4与接线端子(10)的4脚连接，常闭触点输入端(23)与开关管Q4输出端连接，开关管Q4输入端与开关管Q3输出端Port1连接，继电器常开触点(22)输入端与接线端子(10)的5脚连接；所述的控制电路电源取样电路(3)的33V稳压源(31)输入端与二极管D17和D18输出端并联连接，二极管D17输入端与蓄电池电源连接，二极管D18输入端与市电电源连接，33V稳压源(31)输出端分别与18V稳压源(32)的输入端和继电器线圈(21)的JDQ+端连接，18V稳压源(32)输出端与5V稳压源(33)输入端连接并输出+18V直流电源；所述的负载短路电流采样电路(4)的比较器U2B输入端6脚与单片机(8)的36脚连接，输入端5脚通过并联电阻R43和R55接地，比较器U2B输出端与单片机(8)的17脚连接，比较器U2A输入端2脚与单片机(8)的35脚连接，输入端3脚通过并联电阻R43和R55接地，输出端与单片机(8)的16脚连接；所述的负载检测电路(5)的开关管Q1输入漏极D端与接线端子(10)的8脚连接，开关管Q1的栅极G端与三极管T2集电极连接并串联连接电阻R14与18V稳压源(32)输出电源+18V连接，三极管T2基极串联电阻R11与单片机(8)的29脚连接，采样电阻PR2一端与开关管Q1输出源极S端连接，采样电阻PR2另一端接地，开关管Q1输出源极S端串联电阻R2与电容CF2、CF4并联与单片机(8)的36脚连接即与比较器U2B负输入端6脚连接，开关管Q1输入漏极D端串联电阻R45与单片机(8)的33脚连接，所述的负载检测电路(5)的开关管Q2输出源极S端与接线端子(10)的3脚连接，开关管Q2的栅极G端与三极管T1集电极连接同时串联分压电阻R15与18V稳压源(32)输出电源+18V连接，三极管T1基极通过电阻R10与单片机(8)的27脚连接，采样电阻PR1一端与开关管Q2输出源极S端连接，同时串联电阻R1与电容CF1、CF3并联后与单片机(8)的35脚连接即与比较器U2A负输入端2脚连接，开关管Q2输入漏极D端通过串联电阻R44通过与单片机(8)的24脚连接；所述的温度采集电路(6)的读写可编程温度探测器TP-senser基极与单片机(8)的40脚连接，读写可编程温度探测器TP-senser集电极与基极并联电阻R38后接地，发射极接地。

2、根据权利要求1所述的高寒地区市电补充型光伏双路照明控制装置，其特征在于：所述的拨码开关(7)输出端2、3、4、5、6、7脚并联电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9后与单片机(8)的1、2、3、4、5、6脚连接；所述的强充指示发光二极管LED2、欠压指示发光二极管LED3、负载指示发光二极管LED1和状态指示发光二极管LED0输出端并联接地，其输入端分别串联电阻R23、R22、R21、R20并分别与与单片机(8)的20、19、18、15脚连接。

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