CN202997619U - 一种高效低耗的野外应急太阳能电源控制电路 - Google Patents

一种高效低耗的野外应急太阳能电源控制电路 Download PDF

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本实用新型涉及一种高效低耗的野外应急太阳能电源控制电路,包括充电模块、输出模块、指示模块和声报模块。充电模块包括可编程控制器、蓄电池电压采集器、太阳能电池电压采集器、充电执行开关、缓冲存储器、太阳能电池以及蓄电池,其中蓄电池电压采集器将采集到的蓄电池电压信号发送至可编程控制器,太阳能电池电压采集器也将采集到的太阳能电池电压信号发送至可编程控制器,可编程控制器将脉冲控制信号发送至充电执行开关进行充电控制,充电执行开关一端与蓄电池连接;一端与缓冲存储器连接,缓冲存储器与太阳能电池连接。

Description

一种高效低耗的野外应急太阳能电源控制电路
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种太阳能电源管理系统,尤其是涉及一种高效低耗的野外应急太阳能电源控制电路。
背景技术
[0002] 太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件(Solar cells)是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的固体装置,在广大的无电力网地区,该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电,一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。目前从民用的角度,在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是光伏——建筑(照明)一体化技术,而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。
[0003] 太阳能发电系统主要包括:太阳能电池组件(阵列)、控制器、蓄电池、逆变器、用户即照明负载等组成。其中,太阳能电池组件和蓄电池为电源系统,控制器和逆变器为控制保护系统,负载为系统终端。
[0004] 但是,目前市场上的太阳能发电及管理想还是存在以下缺陷:太阳能的利用率不高,充电效率低,增加了太阳能发电系统的太阳能电池和蓄电池的使用量。
实用新型内容
[0005] 本实用新型设计了一种高效低耗的野外应急太阳能电源控制电路,其解决了以下技术问题:太阳能的利用率不高,充电效率低,增加了太阳能发电系统的太阳能电池和蓄电池的使用量。
[0006] 为了解决上述存在的技术问题,本实用新型采用了以下方案:
[0007] —种高效低耗的野外应急太阳能电源控制电路,包括充电模块和输出模块,其特征在于:所述充电模块包括可编程控制器、蓄电池电压采集器、太阳能电池电压采集器、充电执行开关、缓冲存储器、太阳能电池以及蓄电池,其中蓄电池电压采集器将采集到的蓄电池电压信号发生至可编程控制器,太阳能电池电压采集器也将采集到的太阳能电池电压信号发生至可编程控制器,可编程控制器将脉冲控制信号发送至充电执行开关进行充电控制,充电执行开关的一端与蓄电池连接,另一端与缓冲存储器连接,缓冲存储器与太阳能电池连接;所述输出模块包括可编程控制器、多路电子开关、多个用户接线端口、蓄电池电压采集器以及蓄电池,其中,可编程控制器存在多个输出控制信号端用于输出不同的交流控制信号或/和直流控制信号,多路电子开关也对应存在多个输入端用于接收不同的交流控制信号或/和直流控制信号,多路电子开关的输出端通过逆变器或多个恒压器与多个用户接线端口连接;蓄电池一个信号输出端与多路电子开关信号连接,蓄电池另一个信号输出端通过蓄电池电压采集器与可编程控制器信号连接;可编程控制器能够接收负载探测反馈信号和发出负载探测请求信号。
[0008] 进一步,所述逆变器包括正弦波PWM信号产生器、波形优化器、全桥逆变电路、高频PWM信号产生器、高频升压器以及滤波器,多路电子开关的一个输出端存在三路信号,其中一路依次经过PWM信号产生器、波形优化器以及全桥逆变电路,另一路依次经过高频PWM信号产生器、高频升压器以及全桥逆变电路,第三路直接发送至高频升压器;全桥逆变电路输出端通过滤波器与AC220V用户接线端口连接。
[0009] 进一步,输出模块具备5V,12V,24V和36V四路DC输出端口和一路220V的AC输出端口,当探测到某个端口空载时,会自动关闭该端口的供电,当探测到某个端口有负载时,系统再恢复给该端口供电。
[0010] 进一步,所述恒压器包括高频PWM信号产生器、高频稳压器以及滤波器,多路电子开关输出的直流信号依次通过高频PWM信号产生器、高频稳压器以及滤波器最终达到DC用户接线端口。
[0011] 进一步,还包括系统指示模块,所述系统指示模块包括系统工作状态指示灯集成器;所述可编程控制器根据其输入端接收蓄电池电压采集器发送的电压信号、太阳能电池电压采集器发送的电压信号以及负载探测信号,发出多路指示灯控制信号控制系统工作状态指示灯集成器。
[0012] 进一步,所述系统指示模块由可编程控制器的8个I/O输出电路串联8个LED灯完成蓄电池电量指示,I个I/o输出电路和I个LED灯示灯完成系统工作指示,4个I/O输出电路和4个LED灯完成DC5V,DC12V,DC24V和DC36V的输出指示;可编程控制器的I个I/O输出电路和I个LED灯完成过温保护指示、I个I/O输出电路和I个LED灯完成逆变/欠压/休眠指示、I个I/O输出电路和I个LED灯完成AC端短路指示。
[0013] 进一步,还包括声音报警模块,声音报警模块包括一蜂鸣器;所述可编程控制器根据其输入端接收蓄电池电压采集器发送的电压信号、太阳能电池电压采集器发送的电压信号以及负载探测信号,所述可编程控制器发出蜂鸣器控制信号控制蜂鸣器。
[0014] 进一步,声音报警模块由可编程控制器的I个I/O输出电路驱动所述无源蜂鸣器,通过改变蜂鸣器发出的声音完成逆变开始时的提醒和欠压、短路、过温的提醒。
[0015] 进一步,还包括负载探测模块,负载探测模块包括多路负载电流探测器,多个用户接线端口连接至多路负载电流探测器的输入端,所述可编程控制器将负载探测请求信号发送至多路负载电流探测器,多路负载电流探测器根据对多个用户接线端口探测结果向所述可编程控制器发回负载探测反馈信号。
[0016] 该高效低耗的野外应急太阳能电源控制电路与传统的高效低耗的野外应急太阳能电源控制电路相比,具有以下有益效果:
[0017] (I)本实用新型野外应急太阳能电源管理系统通过缓冲充电技术和脉宽调制充电技术提高了对太阳能的利用率,实现了不间断充电,在同等光照条件下与传统的太阳能充电技术相比,充电效率提高了 30%以上,可大大降低太阳能发电系统的太阳能电池和蓄电池的使用量。
[0018] (2)本实用新型高效低耗的野外应急太阳能电源控制电路由于多路DC输出和一路AC输出可满足用户不同的需求,使该系统的应用空间大大增加,空载休眠的功能可使系统的空载损耗较传统的电源管理系统降低60%以上,良好的系统指示功能和声音预警功能使用户更方便的了解系统的工作情况,具有很好的操作性。附图说明
[0019] 图1:本实用新型中充电模块的方框结构图;
[0020] 图2:本实用新型中输出模块的方框结构图;
[0021] 图3:本实用新型中AC220V逆变器的方框结构图;
[0022] 图4:本实用新型中DC稳压输出模块的方框结构图;
[0023] 图5:本实用新型中系统指示模块和声音报警模块的方框结构图;
[0024] 图6:本实用新型中负载探测模块的方框结构图。
具体实施方式
[0025] 下面结合图1至图6,对本实用新型做进一步说明:
[0026] 如图1所示,充电模块包括可编程控制器、蓄电池电压采集器、太阳能电池电压采集器、充电执行开关、缓冲存储器、太阳能电池以及蓄电池,其中蓄电池电压采集器将采集到的蓄电池电压信号发生至可编程控制器,太阳能电池电压采集器也将采集到的太阳能电池电压信号发生至可编程控制器,可编程控制器向充电执行开关发送脉冲控制信号,充电执行开关信号输出端与蓄电池连接;太阳能电池输出端通过缓冲存储器与充电执行开关信号连接。
[0027] 如图2所示,输出模块包括可编程控制器、多路电子开关、多个用户接线端口、蓄电池电压采集器以及蓄电池,其中,可编程控制器存在多个输出控制信号端用于输出不同的交流控制信号或/和直流控制信号,多路电子开关也对应存在多个输入端用于接收不同的交流控制信号或/和直流控制信号,多路电子开关的输出端通过逆变器或多个恒压器与多个用户接线端口连接;蓄电池一个信号输出端与多路电子开关信号连接,蓄电池另一个信号输出端通过蓄电池电压采集器与可编程控制器信号连接;可编程控制器能够接收负载探测反馈信号和发出负载探测请求信号。
[0028] 输出模块具备5V,12V,24V、36V等4路常用的DC输出端口和一路220V的AC输出端口,可以使手机、相机、手提电脑等设备直接使用对应的DC电压输出端口进行供电或充电,减少了不必要的DC-AC-DC转换过程的损耗,当设备确需要AC供电时,用户才有必要使用AC供电端口,该AC端口通过推挽技术和双桥逆变技术使其具有3千瓦的输出功率,基本可以满足目前的各种家用电器设备用电。当系统探测到某个端口空载时,会自动关闭该端口的供电,当探测到某个端口有负载时,系统再恢复给该端口供电。这既大大提高了用户使用的方便性,又在不需要用户选择性的操作端口供电开关的情况下大大降低了系统的空载损耗。
[0029] 如图3所示,逆变器包括正弦波PWM信号产生器、波形优化器、全桥逆变电路、高频PWM信号产生器、高频升压器以及滤波器,多路电子开关的一个输出端存在三路信号,其中一路依次经过PWM信号产生器、波形优化器以及全桥逆变电路,另一路依次经过高频PWM信号产生器、高频升压器以及全桥逆变电路,第三路直接发送至高频升压器;全桥逆变电路输出端通过滤波器与AC220V用户接线端口连接。
[0030] 如图4所示,恒压器包括高频PWM信号产生器、高频稳压器以及滤波器,多路电子开关输出的直流信号依次通过高频PWM信号产生器、高频稳压器以及滤波器最终达到DC用户接线端口。[0031] 如图5所示,系统指示模块包括系统工作状态指示灯集成器。可编程控制器根据其输入端接收蓄电池电压采集器发送的电压信号、太阳能电池电压采集器发送的电压信号以及负载探测信号,发出多路指示灯控制信号控制系统工作状态指示灯集成器。声音报警模块包括一蜂鸣器。可编程控制器根据其输入端接收蓄电池电压采集器发送的电压信号、太阳能电池电压采集器发送的电压信号以及负载探测信号,发出蜂鸣器控制信号控制蜂鸣器。
[0032] 该系统指示模块由可编程控制器的8个I/O输出电路串联8个LED灯完成蓄电池电量指示,I个I/o输出电路和I个LED灯示灯完成系统工作指示,4个I/O输出电路和4个LED灯完成DC5V,DC12V,DC24V和DC36V的输出指示;可编程控制器的I个I/O输出电路和I个LED灯完成过温保护指示、I个I/O输出电路和I个LED灯完成逆变/欠压/休眠指示、I个I/O输出电路和I个LED灯完成AC端短路指示。
[0033] 声音报警模块由可编程控制器的I个I/O输出电路驱动一个无源蜂鸣器,通过改变蜂鸣器发出的声音完成逆变开始时的提醒和欠压、短路、过温提醒。
[0034] 如图6所示,负载探测模块包括5路负载电流探测器,5个用户接线端口连接至多路负载电流探测器的输入端,可编程控制器将负载探测请求信号发送至5路负载电流探测器,5路负载电流探测器根据对5个用户接线端口探测结果向可编程控制器发回负载探测反馈信号。
[0035] 上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述,显然本实用新型的实现并不受上述方式的限制,只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进,或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本实用新型的保护范围内

Claims (9)

1.一种高效低耗的野外应急太阳能电源控制电路,包括充电模块和输出模块,其特征在于:所述充电模块包括可编程控制器、蓄电池电压采集器、太阳能电池电压采集器、充电执行开关、缓冲存储器、太阳能电池以及蓄电池,其中蓄电池电压采集器将采集到的蓄电池电压信号发生至可编程控制器,太阳能电池电压采集器也将采集到的太阳能电池电压信号发生至可编程控制器,可编程控制器将脉冲控制信号发送至充电执行开关进行充电控制,充电执行开关的一端与蓄电池连接,另一端与缓冲存储器连接,缓冲存储器与太阳能电池连接;所述输出模块包括可编程控制器、多路电子开关、多个用户接线端口、蓄电池电压采集器以及蓄电池,其中,可编程控制器存在多个输出控制信号端用于输出不同的交流控制信号或/和直流控制信号,多路电子开关也对应存在多个输入端用于接收不同的交流控制信号或/和直流控制信号,多路电子开关的输出端通过逆变器或多个恒压器与多个用户接线端口连接;蓄电池一个信号输出端与多路电子开关信号连接,蓄电池另一个信号输出端通过蓄电池电压采集器与可编程控制器信号连接;可编程控制器能够接收负载探测反馈信号和发出负载探测请求信号。
2.根据权利要求1所述高效低耗的野外应急太阳能电源控制电路,其特征在于:所述逆变器包括正弦波PWM信号产生器、波形优化器、全桥逆变电路、高频PWM信号产生器、高频升压器以及滤波器,多路电子开关的一个输出端存在三路信号,其中一路依次经过PWM信号产生器、波形优化器以及全桥逆变电路,另一路依次经过高频PWM信号产生器、高频升压器以及全桥逆变电路,第三路直接发送至高频升压器;全桥逆变电路输出端通过滤波器与AC220V用户接线端口连接。
3.根据权利要求1所述高效低耗的野外应急太阳能电源控制电路,其特征在于:输出模块具备5V,12V,24V和36V四路DC输出端口和一路220V的AC输出端口,当探测到某个端口空载时,会自动关闭该端口的供电,当探测到某个端口有负载时,系统再恢复给该端口供电。
4.根据权利要求1所述高效低耗的野外应急太阳能电源控制电路,其特征在于:所述恒压器包括高频PWM信号产生器、高频稳压器以及滤波器,多路电子开关输出的直流信号依次通过高频PWM信号产生器、高频稳压器以及滤波器最终达到DC用户接线端口。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述高效低耗的野外应急太阳能电源控制电路,其特征在于:还包括系统指示模块,所述系统指示模块包括系统工作状态指示灯集成器;所述可编程控制器根据其输入端接收蓄电池电压采集器发送的电压信号、太阳能电池电压采集器发送的电压信号以及负载探测信号,发出多路指示灯控制信号控制系统工作状态指示灯集成器。
6.根据权利要求5所述高效低耗的野外应急太阳能电源控制电路,其特征在于:所述系统指示模块由可编程控制器的8个I/O输出电路串联8个LED灯完成蓄电池电量指示,I个I/O输出电路和I个LED灯示灯完成系统工作指示,4个I/O输出电路和4个LED灯完成DC5V,DC12V,DC24V和DC36V的输出指示;可编程控制器的I个I/O输出电路和I个LED灯完成过温保护指示、I个I/O输出电路和I个LED灯完成逆变/欠压/休眠指示、I个I/O输出电路和I个LED灯完成AC端短路指示。
7.根据权利要求1至4中任何一项所述高效低耗的野外应急太阳能电源控制电路,其特征在于:还包括声音报警模块,声音报警模块包括一蜂鸣器;所述可编程控制器根据其输入端接收蓄电池电压采集器发送的电压信号、太阳能电池电压采集器发送的电压信号以及负载探测信号,所述可编程控制器发出蜂鸣器控制信号控制蜂鸣器。
8.根据权利要求7所述高效低耗的野外应急太阳能电源控制电路,其特征在于:声音报警模块由可编程控制器的I个I/O输出电路驱动所述无源蜂鸣器,通过改变蜂鸣器发出的声音完成逆变开始时的提醒和欠压、短路、过温的提醒。
9.根据权利要求1至4中任何一项所述高效低耗的野外应急太阳能电源控制电路,其特征在于:还包括 负载探测模块,负载探测模块包括多路负载电流探测器,多个用户接线端口连接至多路负载电流探测器的输入端,所述可编程控制器将负载探测请求信号发送至多路负载电流探测器,多路负载电流探测器根据对多个用户接线端口探测结果向所述可编程控制器发回负载探测反馈信号。
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