CN203326635U - 太阳能电源控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种太阳能电源控制装置，包括太阳能电池板、降压模块、蓄电池组A、蓄电池组B、负载供电模块以及系统供电模块，其特征在于：还设置有DC/DC降压稳压模块、第一电压电流检测模块、第二电压电流检测模块、第三电压电流检测模块，所述第一电压电流检测模块、第二电压电流检测模块以及第三电压电流检测模块的数据输出端均连接在单片机的同一输入管脚上，该单片机的PWM输出端还与降压模块的控制端相连，在单片机上还连接有显示模块和通信模块。其显著效果是：电路结构简单，控制方便，智能化程度高，检测数据显示充分，可以实现太阳能电源的智能管理和合理控制，提高太阳能电源的利用效率，保证系统的稳定性。

Description

太阳能电源控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种电源管理与控制装置，具体地说，是一种太阳能电源控制装置。

背景技术

太阳能作为新能源开发领域里的一个重要组成部分，目前受到越来越多的人关注，其应用领域也在不断扩展。

在太阳能应用过程中，如何科学、高效、合理地利用太阳能电池板生成的能量，也是目前研究的一个热点问题。中国专利申请201220282560.7即公开了一种太阳能用电系统，利用控制电路实现太阳能蓄电池充放电的控制，达到延长蓄电池使用寿命的目的。

但现有的太阳能电源管理系统功能普遍比较单一，电源的监控和管理还不够完善，智能化程度较低，而且能量的使用效率还不够高。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出一种太阳能电源控制装置，通过设置多条供电电路，利用单片机和电压电流检测模块实现太阳能电源的智能管理和科学分配，提高太阳能的供电效率。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种太阳能电源控制装置，包括太阳能电池板、降压模块、蓄电池组A、蓄电池组B、负载供电模块以及系统供电模块，所述太阳能电池板输出的电源经过降压模块向蓄电池组A或/和蓄电池组B充电，通过蓄电池组A或/和蓄电池组B放电向负载供电模块和系统供电模块提供电源，其关键在于：

在所述太阳能电池板的电源输出端连接有DC/DC降压稳压模块，太阳能电池板输出的电源通过所述DC/DC降压稳压模块直接向负载供电模块和系统供电模块供电；

在所述太阳能电池板的输出端还设置有第一电压电流检测模块，所述降压模块的输出端设置有第二电压电流检测模块，在所述负载供电模块和系统供电模块的输入端设置有第三电压电流检测模块，所述第一电压电流检测模块、第二电压电流检测模块以及第三电压电流检测模块的数据输出端均连接在单片机的同一输入管脚上，该单片机的PWM输出端还与所述降压模块的控制端相连，在所述单片机上还连接有显示模块和通信模块。

利用第一电压电流检测模块可以实时检测太阳能电池板输出的能量，当能量充足时可以直接通过DC/DC降压稳压模块降压稳压后直接向负载供电模块和系统供电模块供电。同时通过降压模块降压后向蓄电池组A或/和蓄电池组B充电，当太阳能电池板供给的电源不能直接满足负载供电模块和系统供电模块的需求时，可以通过蓄电池组A或/和蓄电池组B放电向负载供电模块和系统供电模块提供电源，最终保证系统和负载稳定运行。当然，蓄电池组的数量并不局限于A、B两组，可以根据具体的应用情况做改变。

为了实现方便，所述第一电压电流检测模块、第二电压电流检测模块以及第三电压电流检测模块电路结构相同，主要由霍尔电流传感器芯片CSNE151-204和电源管理芯片DS2438AZ+组成。

为了实现降压模块的电压调节，所述降压模块包括IRF2305场效应管、电感L1、二极管D6以及电容C19、电容C22、电容C23和电容C24，在IRF2305场效应管的源端连接有IRS21171SBPF驱动芯片，所述IRS21171SBPF驱动芯片的PWM输入端与所述单片机的PWM输出端连接。

为了保证直接供电时系统的稳定，所述DC/DC降压稳压模块主要由L4970A稳压芯片组成，输出稳定电压为14V。

为了减少扰动，在所述负载供电模块和系统供电模块的输入端还设置有超级电容。

为了系统数据的传输，所述通信模块为RS232串行通信模块。

为了实现系统智能控制，所述单片机上还连接有第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器以及第六继电器，其中第一继电器和第二继电器分别设置在蓄电池组A的输入端和输出端，第三继电器和第四继电器分别设置在蓄电池组B的输入端和输出端，第五继电器设置在DC/DC降压稳压模块的输出端，第六继电器设置在负载供电模块和第三电压电流检测模块之间。

通过单片机控制各个继电器的通断状态，即可实现各条供电电路的切换，达到智能监管的目的。

本实用新型的显著效果是：电路结构简单，控制方便，智能化程度高，检测数据显示充分，可以实现太阳能电源的智能管理和合理控制，提高太阳能电源的利用效率，保证系统的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理框图；

图2是图1中单片机13的电路接口图；

图3是电压电流检测模块的电路原理图；

图4是图1中降压模块的电路原理图；

图5是图1中DC/DC降压稳压模块9的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。

如图1所示，一种太阳能电源控制装置，包括太阳能电池板1、降压模块3、蓄电池组A6、蓄电池组B8、负载供电模块19以及系统供电模块20，所述太阳能电池板1输出的电源经过降压模块3向蓄电池组A6或/和蓄电池组B8充电，通过蓄电池组A6或/和蓄电池组B8放电向负载供电模块19和系统供电模块20提供电源，同时在太阳能电池板1的电源输出端连接有DC/DC降压稳压模块9，太阳能电池板1输出的电源通过所述DC/DC降压稳压模块9直接向负载供电模块19和系统供电模块20供电。

通过设置两条支路来处理太阳能电池板1输出的能量，当太阳能充足时，可以直接为负载供电，同时将多余的能量存储到蓄电池中，当太阳能不足时，再利用蓄电池中的电能供电，从而提高太阳能的利用效率。

为了实时检测系统中各个路段的电压电流情况，在所述太阳能电池板1的输出端设置有第一电压电流检测模块2，降压模块3的输出端设置有第二电压电流检测模块4，在负载供电模块19和系统供电模块20的输入端设置有第三电压电流检测模块16，第一电压电流检测模块2、第二电压电流检测模块4以及第三电压电流检测模块16的数据输出端均连接在单片机13的同一输入管脚上，该单片机13的PWM输出端还与所述降压模块3的控制端相连，在所述单片机13上还连接有显示模块11和通信模块12。

为了实现系统智能控制，所述单片机13上还连接有第一继电器5、第二继电器7、第三继电器14、第四继电器15、第五继电器10以及第六继电器18，其中第一继电器5和第二继电器7分别设置在蓄电池组A6的输入端和输出端，第三继电器14和第四继电器15分别设置在蓄电池组B8的输入端和输出端，第五继电器10设置在DC/DC降压稳压模块9的输出端，第六继电器18设置在负载供电模块19和第三电压电流检测模块16之间。

通过单片机13控制各个继电器的通断状态，即可实现各条供电电路的切换，达到智能监管的目的。

为了减少扰动，在所述负载供电模块19和系统供电模块20的输入端还设置有超级电容17。

如图2所示，在实施过程在，单片机13采用芯片型号为PIC16F876A的单片机芯片，单片机13上设置有PWM管脚、DQ管脚以及S1-S6六路继电器控制管脚，其中PWM管脚用于输出PWM信号，控制降压模块3的降压比例，DQ管脚用于接收三路电压电流检测模块输出的检测信号，单片机13上的LED1—LED5五路LED控制管脚用于控制LED灯，提供显示与指示功能。由于通信模块12为RS232串行通信模块，将单片机13上的TXD和RXD串行收发管脚经过MAX232芯片转换即可作为通信模块12的接口电路。

如图3所示，为了实现方便，所述第一电压电流检测模块2、第二电压电流检测模块4以及第三电压电流检测模块16电路结构相同，主要由霍尔电流传感器芯片CSNE151-204和电源管理芯片DS2438AZ+组成，其中霍尔电流传感器芯片将感应出的电流值通过Vsens+和Vsens-两路管脚输入到电源管理芯片中，同时电源管理芯片的VAD管脚实现电压采样，各个电压电流检测模块所检测出的电压值与电流值均通过DQ管脚传输到单片机13中。

如图4所示，为了实现降压模块3的电压调节，所述降压模块3包括IRF2305场效应管、电感L1、二极管D6以及电容C19、电容C22、电容C23和电容C24，在IRF2305场效应管的源端连接有IRS21171SBPF驱动芯片，所述IRS21171SBPF驱动芯片的PWM输入端与所述单片机13的PWM输出端连接。

单片机13可以根据第一电压电流检测模块2与第二电压电流检测模块4所检测的参数确定PWM控制信号的占空比，单片机13输出的PWM控制信号经过驱动芯片驱动场效应管的通断状态，从而改变降压模块3的降压比例，从而保证蓄电池组的充电安全。

如图5所示，为了保证直接供电时系统的稳定，所述DC/DC降压稳压模块9主要由L4970A稳压芯片组成，输出稳定电压为14V。

本实用新型的工作原理是：

利用第一电压电流检测模块2实时检测太阳能电池板1输出的能量，当能量充足时则接通第五继电器10，直接通过DC/DC降压稳压模块9降压稳压后向负载供电模块19和系统供电模块20供电。同时接通第一继电器5或/和第三继电器14，关闭第二继电器7和第四继电器15，通过降压模块3降压后向蓄电池组A6或/和蓄电池组B8充电；

当太阳能电池板1供给的电源不能直接满足负载供电模块19和系统供电模块20的需求时，则可以接通第二继电器7或/和第四继电器15，通过蓄电池组A6或/和蓄电池组B8放电向负载供电模块19和系统供电模块20提供电源，最终保证系统和负载稳定运行。

如果第三电压电流检测模块16检测到系统输出难以支撑负载供电时，还可以通过单片机13断开第六继电器18，使其停止为负载供电，保证电源控制系统正常运行。

Claims (7)

1.一种太阳能电源控制装置，包括太阳能电池板（1）、降压模块（3）、蓄电池组A（6）、蓄电池组B（8）、负载供电模块（19）以及系统供电模块（20），所述太阳能电池板（1）输出的电源经过降压模块（3）向蓄电池组A（6）或/和蓄电池组B（8）充电，通过蓄电池组A（6）或/和蓄电池组B（8）放电向负载供电模块（19）和系统供电模块（20）提供电源，其特征在于：

在所述太阳能电池板（1）的电源输出端连接有DC/DC降压稳压模块（9），太阳能电池板（1）输出的电源通过所述DC/DC降压稳压模块（9）直接向负载供电模块（19）和系统供电模块（20）供电；

在所述太阳能电池板（1）的输出端还设置有第一电压电流检测模块（2），所述降压模块（3）的输出端设置有第二电压电流检测模块（4），在所述负载供电模块（19）和系统供电模块（20）的输入端设置有第三电压电流检测模块（16），所述第一电压电流检测模块（2）、第二电压电流检测模块（4）以及第三电压电流检测模块（16）的数据输出端均连接在单片机（13）的同一输入管脚上，该单片机（13）的PWM输出端还与所述降压模块（3）的控制端相连，在所述单片机（13）上还连接有显示模块（11）和通信模块（12）。

2.根据权利要求1所述的太阳能电源控制装置，其特征在于：所述第一电压电流检测模块（2）、第二电压电流检测模块（4）以及第三电压电流检测模块（16）电路结构相同，主要由霍尔电流传感器芯片CSNE151-204和电源管理芯片DS2438AZ+组成。

3.根据权利要求1所述的太阳能电源控制装置，其特征在于：所述降压模块（3）包括IRF2305场效应管、电感L1、二极管D6以及电容C19、电容C22、电容C23和电容C24，在IRF2305场效应管的源端连接有IRS21171SBPF驱动芯片，所述IRS21171SBPF驱动芯片的PWM输入端与所述单片机（13）的PWM输出端连接。

4.根据权利要求1所述的太阳能电源控制装置，其特征在于：所述DC/DC降压稳压模块（9）主要由L4970A稳压芯片组成，输出稳定电压为14V。

5.根据权利要求1所述的太阳能电源控制装置，其特征在于：在所述负载供电模块（19）和系统供电模块（20）的输入端还设置有超级电容（17）。

6.根据权利要求1所述的太阳能电源控制装置，其特征在于：所述通信模块（12）为RS232串行通信模块。

7.根据权利要求1至6中任意一条权利要求所述的太阳能电源控制装置，其特征在于：所述单片机（13）上还连接有第一继电器（5）、第二继电器（7）、第三继电器（14）、第四继电器（15）、第五继电器（10）以及第六继电器（18），其中第一继电器（5）和第二继电器（7）分别设置在蓄电池组A（6）的输入端和输出端，第三继电器（14）和第四继电器（15）分别设置在蓄电池组B（8）的输入端和输出端，第五继电器（10）设置在DC/DC降压稳压模块（9）的输出端，第六继电器（18）设置在负载供电模块（19）和第三电压电流检测模块（16）之间。

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