CN201536267U

CN201536267U - 光伏户用直流电源

Info

Publication number: CN201536267U
Application number: CN2009200314018U
Authority: CN
Inventors: 江亨祥
Original assignee: Xiamen Duokemo Solar Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Xiamen Duokemo Solar Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2009-08-06
Filing date: 2009-08-06
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2019-08-06

Abstract

本实用新型所述光伏户用直流电源，它包括光伏组件、蓄电池、单片机，单片机通过宽脉调制及功率驱动电路驱动两个场效应开关管；还通过功能驱动驱动另一个场效应开关管，实现输出控制及输出保护。本实用新型选用单片机做为主控芯片，对系统的工作进行实时调度，实现外部输入参数的设置、蓄电池及负载的管理、工作状态的指示；通过场效应开关管的导通与闭合来控制充放电，有效地保护蓄电池，防止过充、过放电现象的发生，还能快速、平稳地为蓄电池充电，延长输出端LED的使用寿命。

Description

光伏户用直流电源

技术领域

本实用新型涉及一种光伏户用直流电源，特别是一种带有充、放电控制器的光伏户用直流电源。

背景技术

目前，光伏发电装置在边远地区的通讯、交通、电力及农牧区得到了广泛应用，但往往因为充放电控制不合理，影响蓄电池及输出端LED的寿命，性能稳定性差，故障率较高。而且现有的光伏发电装置功能单一，不太方便人们的生活需求。

发明内容

本实用新型的目的，是要提供一种光伏户用直流电源，采用PWM脉冲调制控制保护技术，不仅能有效地保护蓄电池，防止过充电现象的发生，还能快速、平稳地为蓄电池充电。同时采用PWM脉冲调制保护技术能保证输出端LED工作在12V/24V额定电压状态，大大延长输出端LED的使用寿命。并在普通户用电源的基础上增加实时时钟显示，蓄电池电量显示，实时温度显示，可靠性高，成本较低。

本实用新型所述光伏户用直流电源，它包括光伏组件、蓄电池、单片机，其特征是：压敏电阻与两个串联的采样电阻并联于光伏组件的正负极，通过单片机采样光伏组件电压；单片机通过宽脉调制及功率驱动，驱动两个背对背场效应开关管，蓄电池的正极通过一个保险丝与光伏组件的正极相连，蓄电池的负极与两场效应开关管的一端相连接；在输出端串联电流传感器，通过单片机采样电流值；单片机通过功率驱动，驱动另一个场效应开关管实现输出控制及输出保护；光伏组件的正极、压敏电阻的一端、两串联电阻的一端、保险丝的一端连接成输出正极；光伏组件的负极、压敏电阻的另一端、两串联电阻的另一端、蓄电池的负极、电流传感器的一端及三个场效应开关管连接成输出的负极。

本实用新型所述所述单片机分别与实时钟信号仪、温度传感器、LCD显示仪相连接；所述LCD显示仪设有实时温度显示、蓄电池电量显示、实时时钟显示，年、月、日期显示。

本实用新型的有益效果是，选用单片机做为主控芯片，对系统的工作进行实时调度，实现外部输入参数的设置、蓄电池及负载的管理、工作状态的指示；通过长效应开关管的导通与闭合来控制充放电，有效地保护蓄电池，防止过充、过放电现象的发生，还能快速、平稳地为蓄电池充电，延长LED的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型系统框架图。

图2为本实用新型充电过程曲线图。

图3为本实用新型LCD显示屏示意图。

图中：1.光伏组件，2.蓄电池，3.保险丝，4.压敏电阻，5.电流传感器，6.电压采样点。

具体实施方式

本实用新型所述光伏户用直流电源，如图1、2、3所示，它包括光伏组件1、蓄电池2、单片机，压敏电阻4与两个串联的采样电阻R并联于光伏组件1的正负极，通过单片机采样电压采样点6电压；单片机通过宽脉调制及功率驱动，驱动两个背对背场效应开关管Q₁、Q₂，蓄电池2的正极通过一个保险丝3与光伏组件1的正极相连，蓄电池2的负极与两场效应Q₁、Q₂一端相连；在输出端串联电流传感器5，通过单片机采样电流值；单片机通过功率驱动，驱动另一个场效应管Q₃实现输出控制及输出保护；光伏组件1的正极、压敏电阻4的一端、两串联电阻R的一端、保险丝3的一端连接成输出正极；光伏组件1的负极、压敏电阻4的另一端、两串联电阻R的另一端、蓄电池2的负极、电流传感器5的一端及三个场效应管Q₁、Q₂、Q₃连接成输出的负极。

本实用新型所述所述单片机分别与实时钟信号、温度传感器、LCD显示仪相连接；所述LCD显示仪设有实时温度显示，显示采样室温、蓄电池电量显示，显示蓄电池电压、实时时钟显示，年、月、日、时、分、秒显示。实时钟信号产生的信息在LCD上显示。

本实用新型选用STC12C5410AD单片机做为主控芯片、8通道10位ADC以及4通道PWM、片内资源丰富、集成度高、使用方便。STC12C5410AD对系统的工作进行实施调度，实现外部输入参数的设置、蓄电池及负载的管理、工作状态的指示等。所谓PWM控制就是控制输出波形的占空比，周期并不改变，通过场效应开关管的导通与闭合来控制充放电。

Q₁、Q₂起控制蓄电池充放电的作用，当蓄电池电压低于过充保护电压时，Q₁处于导通状态或PWM充电状态(按照图2曲线进行充电)；反之，Q₁关断。当蓄电池电压高于过放保护电压时，Q₂处于导通状态；反之，Q₂处于导通状态。

由于节能灯或LED的额定工作电压是12伏，蓄电池的电压在12伏左右波动，经过脉宽调制功率驱动，控制Q₃的占空比，保证输出电压为12伏。

输出保护的作用是，当蓄电池电压太低，停止输出。电流传感器的作用是，检测负载电流，若过载时间超过设定点，Q₃会关断，或大于3倍额定电流短路保护动作，Q₃立即关断。

在两个串联电阻之间设有电压采样点，在不同的光照时间，电压不同，单片机采集该点的实时电压。

压敏电阻起保护电路的作用，当输入的光伏组件电压超过系统负荷，压敏电阻导通，保护系统避免烧坏。

蓄电池的充电包含4个阶段，如图2所示。每个阶段依赖于电流、电压的设定值Eb1，Ib1，Eb2，Ib2，以恒电流或恒电压充电。第一阶段，以Ib1恒流充电，当电压达到Eb1时转入第二阶段。第二阶段，以Eb1恒压充电，随着电池开路电压的提高，电流会逐渐变小，当充电电流达到Ib2时，转入第三阶段。第三阶段，以Ib2恒流充电，这时电池电压进一步提高，当电压达到Eb2时转入第四阶段。第四阶段，以Eb2恒压充电，这时电流进一步地逐渐变小，达到充电安时数后停止。

单片机自带10位A/D实时采样系统输出电压，应用PWM技术调整占空比(Q3的开关状态)，使LED工作在12V额定电压状态，大大延长LED的使用寿命。常见的光伏户用系统只采用LED灯指示蓄电池电量，而且准确度不高，本系统采用LCD显示，更加准确直观(如图3所示)。由于系统需要采用温度补偿对蓄电池进行保护，单片机STC12C5410通过采样温度参数，实时检测当前温度，使用热敏电阻进行温度补偿，不要外加其它器件就可以实现温度采集显示的功能，同样也可以显示蓄电池电量，并这基础上增加实时时钟功能，充分利用系统现有的资源，增强系统的实用性。

附：PWM功率驱动，即脉宽调制功率驱动。

LCD显示，即液晶屏显示。

Claims

1.光伏户用直流电源，它包括光伏组件、蓄电池、单片机，其特征是：压敏电阻与两个串联的采样电阻并联于光伏组件的正负极，通过单片机采样光伏组件电压；单片机通过宽脉调制及功率驱动，驱动两个背对背场效应开关管，蓄电池的正极通过一个保险丝与光伏组件的正极相连，蓄电池的负极与两场效应开关管的一端相连接；在输出端串联电流传感器，通过单片机采样电流值；单片机通过功率驱动，驱动另一个场效应开关管实现输出控制及输出保护；光伏组件的正极、压敏电阻的一端、两串联电阻的一端、保险丝的一端连接成输出正极；光伏组件的负极、压敏电阻的另一端、两串联电阻的另一端、蓄电池的负极、电流传感器的一端及三个场效应开关管连接成输出的负极。

2.根据权利要求1所述光伏户用直流电源，其特征是：所述单片机分别与实时钟信号模块、温度传感器、LCD显示仪相连接。

3.根据权利要求2所述光伏户用直流电源，其特征是：所述LCD显示仪设有实时温度显示、蓄电池电量显示、实时时钟显示，年、月、日、时、分、秒显示。