CN202384823U - 一种光伏控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种光伏控制器，包括用于连接光伏电池的光伏电池接入端，用于连接蓄电池的蓄电池接入端，用于输入连接市电的开关电源接入端，所述光伏控制器包括控制电路和保护电路。由于采用了可靠的隔离，市电不会对锂离子电池充电。控制器还能工作在纯市电供电的系统中，同时还可外接光敏电阻。控制器还含有锂离子电池的保护和充电均衡电路。当锂离子电池保护电路由于电压低自动保护时，光伏板能自动激活保护电路重新工作，无需人工干预。
Description
一种光伏控制器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种基于锂离子电池的多用途智能型控制器，可广泛使用于太阳能市电互补路灯系统、太阳能路灯系统、小型光伏电站系统。
背景技术
[0002] 光伏控制器常见于光伏系统，主要作用是控制光伏电池向蓄电池充电，或提供给直流或交流负载。随着光伏系统的应用越来越广泛，对光伏控制器的要求也越来越高。
[0003] 在太阳能市电互补路灯系统、太阳能路灯系统、小型光伏电站系统中，用户希望光伏控制器不仅能够对光伏电池所发的电能进行调节和控制，还需要光伏控制器一方面把调整后的能量送给直流或交流负载；另一方面把多余的能量送给锂离子蓄电池储存；当所发 的电量不能满足负载需要时，控制器把锂离子蓄电池的电量送往负载；当锂离子电池的容量不足以为负载供给时，控制器自动切换到市电供电，同时不影响光伏板发电。
[0004]目前尚无针对上述应用的光伏控制器，或者现有的光伏控制器不能完全满足要求。本实用新型提供了一种实现上述功能的光伏控制器。
实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的是提供一种光伏控制器，为光伏控制器在太阳能市电互补路灯等系统中的应用贡献了一种实施方案。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型的方案是：一种光伏控制器，包括用于连接光伏电池的光伏电池接入端，用于连接蓄电池的蓄电池接入端，用于输入连接市电的开关电源接入端，所述光伏控制器包括控制电路，控制电路包括一个CPU及其稳压电路，该稳压电路的输出端连接所述CPU的电源端（V)，输入端（VCC)与所述蓄电池接入端正极（B+)通过第一反向二极管（D4)连接，输入端（VCC)与所述开关电源接入端正极之间通过市电接入开关管（Q2)及第二反向二级管（D)连接，蓄电池接入端正极（B+)与光伏电池接入端正极（SUN+)之间通过充电控制开关管（Ql)及第三二极管（D5)连接；所述CPU控制连接所述充电控制开关管(Ql)和市电接入开关管（Q2)，输入采样连接所述蓄电池接入端正极（B+)和光伏电池接入端正极（SUN+)。
[0007] 所述光伏控制器还设有用于连接光敏电阻的光敏电阻输入端，该光敏电阻输入端采样连接所述CPU。
[0008] 所述充电控制开关管（Ql)和市电接入开关管（Q2)均为MOSFET。
[0009] 所述稳压电路为LM2575-5稳压电路。
[0010] 所述CPU还连接有按键输入电路和数码管显示电路。
[0011]所述 CPU 为 STC12C5608AD。
[0012] 所述光伏控制器还包括用于保护蓄电池各个电芯的保护电路，所述保护电路包括充放电保护电路和充电均衡电路。
[0013] 所述充放电保护电路为以S-8204B为核心的充放电保护电路。[0014] 所述充电均衡电路由各电芯的充电均衡单元串联构成，每个充电均衡単元包括一个TL431基准电压源电路、ー个MOS管和该MOS管控制连接一个用于消耗不均衡能量的功率电阻；所述MOS管的栅极连接TL431的C端，源极连接对应的电芯正极，漏极连接所述功率电阻。
[0015] 在使用中由于采用了可靠的隔离，市电不会对锂离子电池充电。控制器还能工作在纯市电供电的系统中，同时还可外接光敏电阻。控制器还含有锂离子电池的保护和充电均衡电路。当锂离子电池保护电路由于电压低自动保护时，光伏板能自动激活保护电路重新工作，无需人工干预。
[0016] 本实用新型的控制器集成度高，功能强，用途多，性能稳定。控制器在大的方面分为控制电路和锂离子电芯保护电路。控制部分我们采用的是基于芯片（STC12C5608AD)的电路。它是通过微处理器执行智能管理、智能充、放电等功能的控制电路。锂离子电芯保护电路我们采用的是专业的锂离子电芯保护集成芯片8204A。光伏控制器的主要特点是：
Φ采用了低损耗、长寿命的MOSFET作为主要开关器件，优良的性能可确保控制器的稳定运
行，且驱动功率小、产生的热量少。光能充足时为蓄电池充电，系统采用光控(光伏板或光敏
电阻）开通，可分时为负载供电；0)结构简单，使用的半导体功率元器件较少、可靠性相对提
高成本较低,性价比高。
附图说明
[0017] 图I是本实用新型的结构框图；
[0018] 图2是本实用新型的控制电路原理图；
[0019] 图3是本实用新型的保护电路原理图。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图对本实用新型做进ー步详细的说明。
[0021] ー种光伏控制器，能够接光伏电池、蓄电池和(连接市电的）开关电源，如图I所示为光伏控制器的控制电路部分，控制电路包括ー个CPU及其稳压电路，该稳压电路的输出连接CPU的电源端V，输入端VCC与蓄电池接入端正极B+通过反向ニ极管D4连接，输入端VCC与开关电源接入端正极之间通过市电接入开关管Q2及反向ニ级管D连接，蓄电池接入端正极B+与光伏电池接入端正极SUN+之间通过充电控制开关管Ql及ニ极管D5连接；所述CPU控制连接所述充电控制开关管Ql和市电接入开关管Q2，输入采样连接所述蓄电池接入端正极B+和光伏电池接入端正极SUN+。
[0022] 结合图2来看，开关管Q1、Q2均为MOSFET，CPU为STC12C5608AD，CPU的电源端即为图2中+5节点，C0N2为经整流的市电输入端ロ ；稳压电路采用稳压芯片LM2575，稳压芯片的输入端依次连接VCC、反向ニ极管D4 (还包括Dl)和B+，所以能够保证市电不会向电池充电。
[0023] 本控制器的输出为直流输出，若加装逆变电器即可驱动交流负载工作。电路中的调整功能主要是在光伏板为蓄电池充电时，合理控制开关管不至于电池过充。Ql控制充电过程，Q2控制市电输入，Ql, Q2分别对应于CPU的输出控制引脚PROJECT和SD_C0NTR，CPU通过（U_BATTERY引脚)采样B+电压，判断充电是否完成，通过（19引脚)采样SUN+电压，判断光伏电池情况，并相应使PROJECT输出信号。L1_C0NTR为负载I控制端；L2_C0NTR为负载2控制端；LAMP1为负载I输出端(负极）；LAMP2为负载I输出端(负极）；GLJC为输出电流检测端；U3，U4为光电耦合隔离器，在调整光伏充电和市电控制中起到了隔离控制的作用。光敏电阻接CONl端口，操作控制软件即可实现通过检测光敏电阻阻值的变化来感应（白天与黑夜）来启动或关闭控制器输出。
[0024] 从图中可看到初始状态时，相当于市电和光伏可以直接为控制器供电。市电和光伏的负极直接和控制器稳压电源的负极连在一起，在控制器不通电时Ql、Q2两个开管时导通的，所以在初始状态时控制器稳压电源相当于和市电或光伏连接到一起。Ql、Q2的工作方式相同，当无控制信号（PROJECT，SD_C0NTR)时，Ql、Q2处于开启状态。控制器在正常工作时，白天会切断市电输入，电池充满电时控制器制动断开光伏输入。当负载2 (LAMP2)有输出时，LED2指示灯点亮。负载2关闭时LED2也随之关闭。光伏板的输入根据实际使用 情况，在PCB电路上留出了焊盘，直接焊接到控制器电路板上。
[0025] 保护电路如图3所示，图2中C0N6为锂电池单节电芯输入端子。电芯保护电路分为两部分：1电芯保护电路(右半部分）；2电芯充电均衡电路(左半部分)。图中U15、U16两个芯片是整个保护电路的核心部件，每个芯片检测四只电芯，两个芯片串联组成对8节锂电芯的检测和保护。当各个电芯电压正常时U15，U16将Q5，Q6，Q7, Q8开关管打开，整个电池组即可充电也可放电。在充(放）电的过程中若任一只电芯电压过高(过低）时，U15, U16将关闭Q5，Q6 (Q7，Q8)开关管。停止电池组的充(放）电，保护电芯不至于过充(过放)。同样当充(放）电时的电流过大，控制部件也会将Q5，Q6 (Q7，Q8)开关管关闭，保护电芯不致损坏。电芯充电均衡电路只在充电的过程发挥作用，保证在充电的过程中各个电芯的电压相等。充电均衡电路由各电芯的充电均衡单元串联构成，每个充电均衡单元包括一个TL431基准电压源电路、一个MOS管和该MOS管控制连接一个用于消耗不均衡能量的功率电阻；MOS管的栅极连接TL431的C端，源极连接对应的电芯正极，漏极连接所述功率电阻。在充电时，当任一节电芯的电压高于设定的电压时，均衡电路中得MOS (如T7)开关管在TL431基准电压源(如U10)的控制下打开，使多余的电量通过功率电阻(如R69)耗掉，同时不影响其他电芯的充电。我们设定的电芯充电均衡开启电压低于电芯充电的保护电压。
[0026] 在光伏系统中只有光伏板是充电单元。使用在其他的系统中，充电单元代替光伏充电单元接入即可。
Claims (9)
1. 一种光伏控制器，包括用于连接光伏电池的光伏电池接入端，用于连接蓄电池的蓄电池接入端，用于输入连接市电的开关电源接入端，其特征在于，所述光伏控制器包括控制电路，控制电路包括一个CPU及其稳压电路，该稳压电路的输出端连接所述CPU的电源端(V)，输入端（VCC)与所述蓄电池接入端正极（B+)通过第一反向二极管（D4)连接，输入端(VCC)与所述开关电源接入端正极之间通过市电接入开关管（Q2)及第二反向二级管（D)连接，蓄电池接入端正极（B+)与光伏电池接入端正极（SUN+)之间通过充电控制开关管（Ql)及第三二极管（D5)连接；所述CPU控制连接所述充电控制开关管（Ql)和市电接入开关管(Q2 )，输入采样连接所述蓄电池接入端正极（B+ )和光伏电池接入端正极（SUN+ )。
2.根据权利要求I所述的一种光伏控制器，其特征在于，所述光伏控制器还设有用于连接光敏电阻的光敏电阻输入端，该光敏电阻输入端采样连接所述CPU。
3.根据权利要求I所述的一种光伏控制器，其特征在于，所述充电控制开关管（Ql)和市电接入开关管（Q2 )均为MOSFET。
4.根据权利要求I所述的一种光伏控制器，其特征在于，所述稳压电路为LM2575-5稳压电路。
5.根据权利要求I所述的一种光伏控制器，其特征在于，所述CPU还连接有按键输入电路和数码管显示电路。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种光伏控制器，其特征在于，所述CPU为STC12C5608AD。
7.根据权利要求I所述的一种光伏控制器，其特征在于，所述光伏控制器还包括用于保护蓄电池各个电芯的保护电路，所述保护电路包括充放电保护电路和充电均衡电路。
8.根据权利要求7所述的一种光伏控制器，其特征在于，所述充放电保护电路为以S-8204B为核心的充放电保护电路。
9.根据权利要求7所述的一种光伏控制器，其特征在于，所述充电均衡电路由各电芯的充电均衡单元串联构成，每个充电均衡单元包括一个TL431基准电压源电路、一个MOS管和该MOS管控制连接一个用于消耗不均衡能量的功率电阻；所述MOS管的栅极连接TL431的C端，源极连接对应的电芯正极，漏极连接所述功率电阻。
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