CN201985613U - 一种市电互补太阳能控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了市电互补太阳能控制器，包括外壳及安装在外壳内的MCU主控制芯片、市电检测、PWM功率驱动电路、温度传感器、光照度采集电路、按键及显示电路与电流传感器、蓄电池和太阳能电池板及相应的电路连接结构，其中太阳能电池板电路上连接有控制太阳能电池板对蓄电池充电的控制开关管MOS管Q24和Q25，Q25具有反接作用，负载电路上连接有负载控制的控制开关管MOS管Q21和Q20，市电电路上连接有市电到负载控制的控制开关管MOS管Q23和Q22，蓄电池与市电之间通过控制开关管Q21和Q20、控制开关Q23和Q22自动切换。本实用新型市电与太阳能供电整个过程完全实现自动切换，而且节省能量，电路简单。
Description
一种市电互补太阳能控制器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及太阳能光伏技术领域，具体地说是一种太阳能与市电应用结合的市电互补太阳能控制器。
背景技术
[0002] 目前，随着太阳能应用的广泛深入，越来越多的设备开始使用太阳能供电。太阳能具有绿色环保、无污染等优点，但是其受天气等外界自然环境影响较大，在天气情况较差无太阳的时候，其发电量大大缩减，设备在几个阴雨天后往往无法正常工作。目前市面上存在的市电互补方案有以下两种：1、市电经AC TO DC模块转换后直接加到蓄电池端口，其结构如图1，此方案存在较大弊端，蓄电池在欠压后接入市电后，AC/DC模块一方面给负载供电， 另外一部分电能给蓄电池供电，这时AC/DC模块功率要做的足够大才可以，如果AC/DC模块功率不够大，将造成AC/DC模块烧毁或是蓄电池持续放电，损坏蓄电池。如果AC/DC模块功率较大除了给负载供电外，还给蓄电池充电，造成太阳能充电效率变低，能量利用率变低。 同时该方案采用后端直流切换，平时AC/DC模块一直处在工作状态，造成能量浪费。2、另外一种市电互补方案为前级切换，外加二极管的方式来实现切换。其结构图2，此方案存在的问题：不管是蓄电池供电或是市电供电，都需要经过一个二极管，使负载端电压比蓄电池或是AC/DC模块输出电压低0. 6V左右，而且二极管发热较大，使能量严重浪费。同时在设计电路时要充分考虑两个二极管的散热问题，使电路设计进一步复杂。
发明内容
[0003] 本实用新型的目的是提供一种市电互补太阳能控制器，当太阳能供电不足时，自动切换到市电供电，当太阳能充足时，自动切换到太阳能供电，整个过程完全实现自动控制器，无需人员操作干预，而且节省能量，电路简化。
[0004] 本实用新型的目的通过以下技术方案来实现。
[0005] 一种市电互补太阳能控制器，其特征在于：所述市电互补太阳能控制器包括外壳及安装在外壳内的MCU主控制芯片、市电检测、PWM功率驱动电路、温度传感器、光照度采集电路、按键及显示电路与电流传感器、蓄电池和太阳能电池板，MCU主控制芯片分别与PWM 功率驱动电路、恒流源模块、温度传感器、光照度采集电路、按键及显示电路及电流传感器电连接，市电检测与电流传感器电连接，太阳能电池板与MCU主控制芯片电连接，蓄电池通过PWM功率驱动电路与太阳能电池板电连接，其中太阳能电池板电路上连接有控制太阳能电池板对蓄电池充电的控制开关管MOS管QM和Q25，Q25具有反接作用，负载电路上连接有负载控制的控制开关管MOS管Q21和Q20，市电电路上连接有市电到负载控制的控制开关管MOS管Q23和Q22，蓄电池与市电之间通过控制开关管Q21和Q20、控制开关Q23和Q22 自动切换。
[0006] 所述显示电路采用双按键双位数码管。
[0007] 所述光照度采集电路包括相互串联的电阻Rl与R2，太阳能电池板与串联后的电
3阻Rl、R2的两端电连接，太阳能电池板还与一防雷管电连接，蓄电池与一保险丝电连接，其中光照度采集电路，通过检测太阳能电池板两端电压从而判断出目前光照度大小。
[0008] 所述切换采用双电源端切换，AC端和DC端同时切换。
[0009] 所述蓄电池通过市电检测根据市电供电情况自动调整蓄电池放电深度。
[0010] 本实用新型相比其他方案有以下优点：
[0011] 本实用新型在太阳能电池板电路上连接有控制太阳能电池板对蓄电池充电的控制开关管MOS管QM和Q25，Q25具有反接作用，负载电路上连接有负载控制的控制开关管 MOS管Q21和Q20，市电电路上连接有市电到负载控制的控制开关管MOS管Q23和Q22，蓄电池与市电之间通过控制开关管Q21和Q20、控制开关Q23和Q22自动切换，因此当太阳能供电不足时，自动切换到市电供电，当太阳能充足时，自动切换到太阳能供电，整个过程完全实现自动控制器，无需人员操作干预。总之，具有如下优点：
[0012] 1)当蓄电池电量不足时自动切换到市电供电。蓄电池充满时，自动切换到蓄电池供电，而且采用市电独立给负载供电，可减小市电对蓄电池和市电电源造成的损坏，能有效减少市电电源功率配置。
[0013] 2)切换过程实现无缝软切换，不会对负载和蓄电池造成冲击，负载工作不受影响。
[0014] 3)具有市电检测功能，能够根据蓄电池市电供电情况智能调节蓄电池的放电深度。当有市电时，蓄电池放电到11. 5V，减小蓄电池放电深度，延长蓄电池使用寿命。无市电时，蓄电池放电到11. IV，保证负载亮灯时间。
[0015] 4)设有电子短路保护电路，不管是蓄电池供电短路还是外接DC供电，负载短路时都能进行保护，不烧保险丝。
[0016] 5)双回路设计，使用MOS管代替压降较大的二极管，回路压降小于0. 02V，减小能
量损耗。
[0017] 6)双电源端切换，AC端和DC端同时切换，需要切入时先将AC端接入，后将DC端切入，这样可以做到DC端的软切换；当不需要市电时，将AC端断开，防止开关电源工作产生静态损耗。
[0018] 7)蓄电池反接保护，外接DC反接保护。 附图说明
[0019] 图1现有的市电互补方案的电路原理图（一）；
[0020] 图2现有的市电互补方案的电路原理图（二）；
[0021] 图3为本实用新型市电互补太阳能控制器的电路原理方框图；
[0022] 图4为本实用新型市电互补太阳能控制器的电路原理图。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图对本实用新型市电互补太阳能控制器作进一步详细描述。
[0024] 如图1所示，本实用新型所述的市电互补太阳能控制器包括外壳及安装在外壳内的MCU主控制芯片、PWM功率驱动电路、市电检测、温度传感器、光照度采集电路、按键及显示电路与电流传感器。MCU主控制芯片分别与PWM功率驱动电路、恒流源模块、温度传感器、 光照度采集电路、按键及显示电路及电流传感器电连接，市电检测与电流传感器电连接；蓄电池通过PWM功率驱动电路与光电池电连接，MCU主控制芯片与光电池电连接。太阳能电池板电路上连接有控制太阳能电池板对蓄电池充电的控制开关管MOS管QM和Q25，Q25具有反接作用，负载电路上连接有负载控制的控制开关管MOS管Q21和Q20，市电电路上连接有市电到负载控制的控制开关管MOS管Q23和Q22，蓄电池与市电之间通过控制开关管Q21 和Q20、控制开关Q23和Q22自动切换。光照度采集电路包括相互串联的电阻Rl与R2，光电池与串联后的电阻R1、R2的两端电连接。光电池与一防雷管电连接。蓄电池与一保险丝电连接。
[0025] 整个系统由电脑控制芯片MCU来控制，TVS为防雷管，因为光电池一般安装位置较高，为避免雷电对控制器损害，故增加此装置。Rl和R2为光照度采集电路，通过检测光电池两端电压从而判断出目前光照度大小，当MCU检测到光照度小于某个值时，控制恒流源模块开始工作，打开负载；当光照度大于某个值时，关闭负载，从而达到自动开灯和关灯的目的。QM和Q25为充电控制开关管，当MCU检测到光电池电压大于蓄电池电压时QM和Q25 开始导通，对蓄电池充电，QM和Q25由PWM功率控制器提供PWM驱动信号，MCU不断的检测蓄电池电压，根据其电压大小来调节PWM信号的占空比，达到使蓄电池电压恒定在某个特定电压的目的，防止蓄电池过冲。正常放电时，Q21和Q20导通，当蓄电池电压小于某个值时，控制器接通继电器，将AC接入开关电源，延时一定时间，等开关电源输出稳定时，切换到外开关电源供电，切换过程如下：Q21继续导通，Q20关闭，此时蓄电池继续放电，通过Q21 和Q20的寄生二极管给负载放电。然后再打开Q23和Q22，Q23和Q22接通后开关电源和蓄电池同时给负载放电，但是此时因为Q21没有导通所以开关电源不会给蓄电池充电，不会造成瞬间负载过大而对开关电源造成冲击。如果AC没有接通，控制器将不会切换，持续蓄电池放电，当蓄电池电压过低时，停止放电，防止蓄电池过放。当蓄电池电量恢复时，再切换到蓄电池供电。Ul为外接DC检测，当有DC输入时，光耦导通，给MCU控制器一个信号，MCU 检测到此信号时说明市电可以连接。RSl和RS2为电流采样电阻，分别检测蓄电池供电时的电流和外接DC供电时的电流，当电流超过额定电流是时切断负载。FUSEl和FUSE2分别串接在蓄电池回路和外接DC回路，当发生意外时，保险丝烧掉，切断控制器与蓄电池连接或是外接DC与负载的连接，防止电流过大损坏控制器或是开关电源。温度传感器检测蓄电池温度，MCU根据当前温度计算出合理的蓄电池充电电压，达到温度补偿的作用。按键和LED 显示部分为人机交互界面，可以调节负载工作模式。短路检测模块检测负载是否有短路情况发生，如有发生立即关闭负载输出，保护内部电路不受损坏，当短路解除后控制器回复输出ο
Claims (3)
1. 一种市电互补太阳能控制器，其特征在于：所述市电互补太阳能控制器包括外壳及安装在外壳内的MCU主控制芯片、市电检测、PWM功率驱动电路、温度传感器、光照度采集电路、按键及显示电路与电流传感器、蓄电池和太阳能电池板，MCU主控制芯片分别与PWM功率驱动电路、恒流源模块、温度传感器、光照度采集电路、按键及显示电路及电流传感器电连接，市电检测与电流传感器电连接，太阳能电池板与MCU主控制芯片电连接，蓄电池通过 PWM功率驱动电路与太阳能电池板电连接，其中太阳能电池板电路上连接有控制太阳能电池板对蓄电池充电的控制开关管MOS管QM和Q25，Q25具有反接作用，负载电路上连接有负载控制的控制开关管MOS管Q21和Q20，市电电路上连接有市电到负载控制的控制开关管 MOS 管 Q23 和 Q22。
2.根据权利要求1所述的市电互补太阳能控制器，其特征在于：所述显示电路采用双按键双位数码管。
3.根据权利要求1所述的市电互补太阳能控制器，其特征在于：所述光照度采集电路包括相互串联的电阻Rl与R2，太阳能电池板与串联后的电阻R1、R2的两端电连接，太阳能电池板还与一防雷管电连接，蓄电池与一保险丝电连接。
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2010
- 2010-12-08 CN CN201020648917XU patent/CN201985613U/zh not_active Expired - Lifetime
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