CN202495893U - 一种便携式太阳能发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种便携式太阳能发电装置，属于太阳能电池技术领域，发电装置包括机箱（1）、充电控制器（2）、逆变器（4）、蓄电池（5）、显示模块（6）、通讯模块（7），主要技术特征是机箱上设有太阳能电池组件的光伏输入接口，充电控制器（2）、系统控制器（3）、逆变器（4）以及蓄电池（5）均集成在箱体内部，显示模块（6）和通信模块（7）固定在箱体面板上，由系统控制器（3）和通讯模块（7）实时监控发电装置。本实用新型系统集成度高，安装使用维护方便，具有智能化管理以及通信功能，可实现远程监控，功耗低，适用于草原牧区、偏远山村、高山海岛等地区。

Description

一种便携式太阳能发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种可移动的便携式太阳能发电装置，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

便携式小功率太阳能发电装置具有轻、小、方便携带等特点而备受亲睐，被广泛应用于电力不足的地区（如高山海岛、偏远村落等地方）或野外气象环境监测、科考、旅游露营、抗震救灾等情况的用电需求。目前主要采用系统分离的太阳能发电装置，使用时需要安装不同部件，要求用户具有一定的相关知识才能将各个分离部件相互连接，不便于用户使用。中国专利ZL201120026708.6公开了一种“便携式太阳能发电装置”，将分离的元器件相互连接，太阳能电池板经过引线进入系统，由控制器给外部蓄电池充电，但是该发电装置只集成了充电器与逆变输出，使用时需要外接蓄电池，不能形成一个完整的系统，不便于操作。中国专利ZL201020240038.3公开了一种太阳能发电装置控制逆变一体机，将蓄电、控制、显示多功能集为一体，结构紧凑，安装、运输、使用、维护方便，但是其采用含有重金属元素铅的蓄电池，污染环境，而且铅酸电池使用寿命短，体积大而重，不便于移动。现有系统控制器还缺少智能化管理和远距离通讯监控功能，不具有自动开关机功能，在使用中需要人为操作，不适合用于长期无人看守的偏远地区，如环境气象监测站等。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本实用新型设计一种结构简单，功能齐全，环保可靠的便携式太阳能发电装置，以实现智能化控制，适合偏远地区使用。

为了实现以上任务，本实用新型的技术方案是：提供一种便携式太阳能发电装置，包括机箱，充电控制器、逆变器、蓄电池、显示模块、通讯模块等；机箱的箱体上设有防水光伏输入接口，箱体的背板上设有交流电源输出接口以及电源开关，光伏输入接口用于与太阳能电池板连接以提供系统充电电能；箱体上方安装有把手，下方安装有滑轮，方便使用中移动与搬运；充电控制器输入端与电源开关的一端连接，电源开关的另一端与光伏接口连接，充电控制的输出端与系统控制器连接；逆变器的输入端与系统控制器连接，其输出端与交流输出接口连接，用于对外提供稳定的交流电；所述的蓄电池为磷酸铁锂电池，其正负极连接在系统控制器上，单节电芯电压采集线通过DB25头连接在系统控制器上，系统控制器采用STM32F103单片机做主控制器件，通过其内部的AD接口实时查询系统的充电控制器、逆变器以及电池模组的各项状态（包括光伏电压、电流、电池电压、电流、温度、逆变输出功率等）并对系统进行实时管理，通过功率回路中的NMOS管Q1、Q2、Q3、对电池过充、过放进行保护；显示模块为一LCD显示屏，与系统控制器连接用于显示系统状态以及各种信息；通讯模块采用RS485通讯模式，与系统控制器连接，用于远程监控。

便携式太阳能发电装置的充电控制器、系统控制器、逆变器、以及蓄电池均集成在箱体内部，显示模块和通信模块固定在箱体面板上使系统形成一个有机的整体便于使用维护。

箱体为长方体，把手安装在箱体上部、防水开关、防水插座、光伏输入接口固定在箱体后部，滚轮安装在箱体下部，显示模块及按键安装在箱体前面板上，在前后面板上开有可防飞溅水的百叶窗透气孔，便于系统工作时散热。

便携式太阳能发电装置的充电控制器设有最大功率点跟踪模块，对蓄电池进行恒流、恒压和浮充分阶段充电，具有最大功率点跟踪功能（MPPT），能最大限度的提高光伏利用率，并能使系统适应各种类型的光伏主件（其输入功率为200W 输入电压为30V—150V；并具有对蓄电池进行恒流、恒压和浮充等分阶段充电功能，能较好的保护并延长蓄电池使用寿命。

采用单片机做控制器件，单片机为STM32F103，具有自动关机和光伏启动模块、温度检测模块、充放电控制模块及远程监视通讯模块。系统具有自动关机和光伏启动系统的功能，即在没有外部光伏输入以及负载使用的情况下系统自动关闭，完全不损耗蓄电池能量，而在外部重新有光伏输入时系统自动启动，而不需要人处理；具有检测电池温度、单体电压、充放电电流并可实现过充、过放保护功能等电池管理功能；具有通信功能可实现远程监控。

系统控制器的功率回路设有对电池过充、过放保护的三套NMOS管（Q1、Q2、Q3）。便携式太阳能发电装置的逆变器为24V直流转220V交流，输出功率为300W。充电控制器的输入端经电源开关与光伏接口连接，输出端与系统控制器连接；逆变器的输入端与系统控制器连接，其输出端与交流输出接口连接，提供稳定的交流电。

便携式太阳能发电装置的蓄电池使用的是24V50AH 的磷酸铁锂电池；

便携式太阳能发电装置的显示模块为LCD显示屏，可以显示光伏电压、电流、电池电压、温度、容量以及负载功率等信息。

便携式太阳能发电装置包括带MPPT的太阳能充电控制器、具有智能管理功能以及BMS管理功能的系统控制器、提供交流输出的逆变器、环保耐用的磷酸铁锂电池组、方便直观的LCD显示器件以及RS485通讯接口等。具有自启动与自关机以及智能电池管理功能的控制系统，特别是将整个系统集成在一个可移动箱体里面，便于使用和维护。

本实用新型的有益效果：系统集成度高，安装使用维护十分方便，不需要额外铺设线路，系统具有智能化管理以及通信功能，可实现远程监控，使用磷酸铁锂电池环保可靠，使用寿命长，本实用新型特别适合国家电网无法覆盖的偏远山村、海岛高山、人口稀少而大规模铺设电网线路存本太高以及一些电力能源的欠发达地区使用，只要有充足的阳光，接入光伏组件就可以实现小规模发电。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的背视图。

图3是本实用新型的前视图。

图4是本实用新型的工作原理图。

便携式太阳能发电装置，包括机箱1、充电控制器2、系统控制器3、逆变器4、蓄电池5、显示模块6、通讯模块7；太阳能发电装置通过机箱上的光伏输入接口连接充电控制器2，通过系统控制器3监控蓄电池5、充电控制器2以及逆变器4的工作情况对系统进行实时管理，并通过显示模块6将数据直观的显示给用户，也可通过通讯模块7进行远距离监控。

具体实施方式

下面结合附图1-4对本实用新型作进一步的说明。

图1至图3为便携式太阳能发电装置不同视图的结构示意图，图4为系统控制的电路原理图；本实用新型提供一个完整的太阳能发电储能系统，包括有长方体箱体1，充电控制器2、系统控制器3、逆变器4、蓄电池5、显示模块6、通讯模块7等模块；箱体上包括一个防水光伏输入13接口，两个交流电源输出接口12以及一个电源开关11固定在箱体后面板上，光伏输入接口用于与太阳能电池板连接以提供系统充电电能；所述的箱体上方安装有两个把手10，下方安装有四个滑轮14 ，方便使用中移动与搬运；所述的充电器2为带MPPT功能的太阳能充电器，安装在箱体1内后上方，其输入与电源开关11的一端连接，电源开关的另一端与光伏接口13连接，输出与系统控制器3连接；所述的逆变器4为直流24V转交流220V、300W输出功能的逆变模组，安装在充电控制器2的下端，其输入与系统控制器3连接；输出与交流输出接口12连接，用于对外提供稳定的交流电；所述的蓄电池5为24V 50AH的磷酸铁锂电池，安装在箱体的前侧，其正负极连接在系统控制器3上，其单节电芯通过DB25接头与系统控制器3连接；所述的系统控制器3安装在蓄电池5的侧面，分别于充电控制器2、逆变器4、蓄电池5、显示模块6、通讯模块7连接，系统控制器3采用STM32F103单片机做主控制器件，通过AD采样检测蓄电池5的电压、电流、温度等信息并对系统进行智能管理；在系统的主功率回路中分别用功率NMOS管Q1、Q2、Q3做开关器件，当电池电压过低时，通过关闭Q3以停止逆变器工作而停止系统对外放电，当电池电压过高时，通过关闭Q1Q2停止充电控制器控制，以停止光伏输入而保护电池不过充；所述的显示模块6为一LCD显示屏，安装在箱体1的前面板上，方便用户查看系统各种信息（包括光伏输入电压、电流、逆变输出功率、电池电压、温度、容量等）；所述的通讯模块7采用RS485通讯模式，与系统控制器3连接，安装在电池的后方，用于远程监控。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种便携式太阳能发电装置，包括机箱（1）、充电控制器（2）、逆变器（4）、蓄电池（5）、显示模块（6）、通讯模块（7），其特征在于所述机箱上设有太阳能电池组件的光伏输入接口，充电控制器（2）、系统控制器（3）、逆变器（4）以及蓄电池（5）均集成在箱体内部，显示模块（6）和通信模块（7）固定在箱体面板上，由系统控制器（3）和通讯模块（7）实时监控发电装置。

2.根据权利要求1所述的便携式太阳能发电装置，其特征在于所述机箱（1）呈长方体，箱体上部装有把手（10），箱体后部设有电源开关（11）、防水插座（12）和光伏输入接口（13）。

3.根据权利要求1所述的便携式太阳能发电装置，其特征在于所述机箱（1）的底部装有滚轮（14），机箱的前板上装有显示模块（7）及按键，机箱的前板和背板上设有防水百叶窗透气孔（15）。

4.根据权利要求1所述的便携式太阳能发电装置，其特征在于所述充电控制器（2）设有最大功率点跟踪模块，对蓄电池进行恒流、恒压和浮充分阶段充电。

5.根据权利要求1所述的便携式太阳能发电装置，其特征在于所述系统控制器（3）采用单片机做控制器件，单片机型号为STM32F103，具有自动关机和光伏启动模块、温度检测模块、充放电控制模块及远程监视通讯模块。

6.根据权利要求1所述的便携式太阳能发电装置，其特征在于所述逆变器（4）为24V直流转220V交流，输出功率为300W。

7.根据权利要求1所述的便携式太阳能发电装置，其特征在于所述蓄电池（5）为磷酸铁锂电池。

8.根据权利要求1所述的便携式太阳能发电装置，其特征在于所述显示模块（6）为LCD显示屏。

9.根据权利要求1所述的便携式太阳能发电装置，其特征在于所述系统控制器（3）的功率回路设有对电池过充、过放保护的三套NMOS管（Q1、Q2、Q3）。

10.根据权利要求2所述的便携式太阳能发电装置，其特征在于所述充电控制器（2）的输入端经电源开关与光伏接口连接，输出端与系统控制器（3）连接；逆变器（4）的输入端与系统控制器（3）连接，其输出端与交流输出接口连接。

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