CN203747492U - 太阳能充放电控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及太阳能发电系统控制技术，特别涉及一种超级电容与蓄电池主备供电的太阳能充放电控制器，包括蓄电池、超级电容；其特征在于还包括抗干扰防浪涌保护电路、能量分配电路、超级电容充电管理电路、双反馈充电补偿电路、蓄电池充电管理电路、蓄电池激活电路、三路供电“或”操作电路、输出保护电路。本实用新型与现有产品相比，实现了“超级电容主供、蓄电池后备”先进的供电模式，具有使用寿命长久、能量转化效率高、提高太阳能利用率、延长蓄电池使用时间，降低控制器损耗的优点。

Description

太阳能充放电控制器

技术领域

本实用新型涉及太阳能发电系统控制技术，特别涉及一种超级电容与蓄电池混合蓄能的太阳能充放电控制器。 

背景技术

目前，太阳能的利用已被广泛应用于各种领域，其中最常见的就是使用太阳能光伏发电为蓄电池进行充电，将太阳能转化为电能并用蓄电池进行存储，再利用蓄电池给用电设备进行供电。在野外等无法提供市电的在线监测系统，其供电普遍采用太阳能、风能和风光互补发电取能电池蓄能的方式，特别是高铁和高压电网输电线路的无线检测终端，大部分安装在铁路旁和野外的塔杆上，长期处于无人监护状态，运行环境尤其特殊，对供电设备的体积、重量等提出更多的要求和限制，因此，现有的太阳能供电装置已无法满足使用要求。 

发明内容

鉴于上述问题，这就对供电电源的设计提出了很高的要求，需要从以下几个方面来考虑： 

一、小体积、高效率：由于使用环境的特殊，只可能采用小体积、高效率的小功率太阳能组件，除整个电源系统本身必须具备高效率、微功耗的特性外，还应充分考虑具备对微弱电流的采集存储功能，从而满足系统长期供电需求，保证系统的连续工作时间；

二、高可靠、免维护：由于设备安装于室外，运行环境恶劣，并且长期无人监护状态，一旦出现故障，几乎无法实现实时维护，因此，要求电源系统必须具有高可靠性和免维护功能，可在各种苛刻的环境下可靠运行，并且实现8~10年免维护；

三、高兼容、高稳定：结合在线监测技术进行抗干扰和安全保护设计，使电源必须具有高兼容性；

四、先进、实用：既能体现当前光伏发电技术和储能技术的最新高科技水平，又要达到合理的性能价格比。

于是我们采用 “太阳能光伏发电，超级电容与蓄电池混合储能” 的独特供电模式，以“超级电容主供、蓄电池后备”的新颖设计思路，设计了一款具有开创性的高效率太阳能充放电控制器；它充分利用超级电容充电速度快，串联内阻低，并联内阻高和超长循环使用寿命的优势，以及免维护蓄电池能量密度高和低成本的特点，优势互补，合理匹配。以具有最大功率跟踪功能的太阳能充电控制芯片为核心，设计独特的双反馈电路，构成适应于超级电容和蓄电池不同充电特性的，超级电容和蓄电池混合蓄能太阳能充放电控制器。它具有控制模式先进，充电效率高，可在较弱的电流下充电，功耗低、长寿命、高可靠、高性价比的特点，是一种理想的太阳能供电装置。 

1、太阳能充放电控制器，包括超级电容和蓄电池组，其特征在于：还包括抗干扰防浪涌保护电路、能量分配电路、超级电容充电管理电路、双反馈充电补偿电路、蓄电池充电管理电路、蓄电池激活电路、三路供电“或”操作电路、输出保护电路、其中： 

（1）        所述的抗干扰防浪涌保护电路连接在太阳能组件输入端的正极和太阳能组件输入端的负极之间，并与能量分配电路串联；

（2）        所述的能量分配电路分别与三路供电“或”操作电路输入端、蓄电池管理电路输入端、超级电容充电管理电路输入端、双反馈充电补偿电路输入端相连；

（3）        所述的蓄电池充电管理电路输入端与分配电路相连，输出端与后备蓄电池正极相连，蓄电池的输出端与三路供电操作电路相连；

（4）        所述的蓄电池激活电路与蓄电池充电管理电路、后备蓄电池并联，后备蓄电池的容量情况可反馈给蓄电池激活电路，从而控制蓄电池充电管理电路的输出；

（5）        所述的电容充电管理电路的输入端与能量分配电路输出端相连，与超级电容组相连，超级电容组与三路供电“或”操作电路输入端相连；

（6）        所述的双反馈补偿电路与能量分配电路、超级电容充电管理电路、超级电容组相连接，根据太阳能光伏发电和超级电容组蓄能情况，反馈给超级电容充电管理电路、充电管理电路，从而调节对超级电容的充电电流。

2、根据以上所描述的太阳能充放电控制器，实现“超级电容主供、蓄电池后备”的供电模式，太阳能控制器前端连接有太阳能电池组件，太阳能控制器后端连接有负载。 

有益之处： 

（1）“超级电容主供、蓄电池后备”的主从供电模式，通常情况由超级电容循环充放电对负载供电，它具有超长寿命，充放电循环次数大于50万次；

（2）蓄电池处于休眠、浮充和自动激活状态，使蓄电池的使用寿命延长至8-10年无需更换维护；

（3）超级电容的充放电是电荷积累和释放的物理变化过程，不但在阳光充足的天气对超级电容的快速充电，即使在光照较弱的多云、雾霾甚至阴天也能有效地实现弱小电流的采集存储，满足对负载的供电需求；

（4）当遇到长时间特大暴雪等灾难性恶劣天气状况下，太阳能组件的发电量无法满足负载需求时，则由后备蓄电池提供电量补充；

（5）它完全不同于传统的超级电容与蓄电池混合蓄能模式，它使超级电容和蓄电池各自的优势得到了充分的发挥，规避了各自在应用实践中的不足；

（6）具有最大功率跟踪功能，大大提高了太阳能的利用率；

（7）采用三路“理想二极管”电源通道设计，使太阳能、超级电容和蓄电池三者之间协同运作，确保三者的高效“或”操作，明显降低了控制器的功耗。

附图说明

图1为太阳能充放电控制器原理示意图。 

具体实施方式

以下将对本实用新型太阳能充放电控制器作近一步细致的描述。 

1、一种太阳能充放电控制器包括超级电容和蓄电池组，其特征在于还包括抗干扰防浪涌保护电路、能量分配电路、超级电容充电管理电路、双反馈充电补偿电路、蓄电池充电管理电路、蓄电池激活电路、三路供电“或”操作电路、输出保护电路、其中： 

（1）    所述的抗干扰防浪涌保护电路连接在太阳能组件输入端的正极和太阳能组件输入端的负极之间，并与能量分配电路串联；

（2）    所述的能量分配电路分别与三路供电“或”操作电路输入端、蓄电池管理电路输入端、超级电容充电管理电路输入端、双反馈充电补偿电路输入端相连；

（3）    所述的蓄电池充电管理电路输入端与分配电路相连，输出端与后备蓄电池正极相连，蓄电池的输出端与三路供电操作电路相连；

（4）    所述的蓄电池激活电路与蓄电池充电管理电路、后备蓄电池并联，后备蓄电池的容量情况可反馈给蓄电池激活电路，从而控制蓄电池充电管理电路的输出；

（5）    所述的电容充电管理电路的输入端与能量分配电路输出端相连，与超级电容组相连，超级电容组与三路供电“或”操作电路输入端相连；

（6）    所述的双反馈补偿电路与能量分配电路、超级电容充电管理电路、超级电容组相连接，根据太阳能光伏发电和超级电容组蓄能情况，反馈给超级电容充电管理电路、充电管理电路，从而调节对超级电容的充电电流。

2、一种太阳能充放电控制器，通过以上电路，实现“超级电容主供、蓄电池后备”的供电模式，太阳能控制器前端连接有太阳能电池组件，太阳能控制器后端连接有负载。 

Claims (2)

1.太阳能充放电控制器，包括超级电容和蓄电池组，其特征在于：还包括抗干扰防浪涌保护电路、能量分配电路、超级电容充电管理电路、双反馈充电补偿电路、蓄电池充电管理电路、蓄电池激活电路、三路供电“或”操作电路、输出保护电路、其中：所述的抗干扰防浪涌保护电路连接在太阳能组件输入端的正极和太阳能组件输入端的负极之间，并与能量分配电路串联；所述的能量分配电路分别与三路供电“或”操作电路输入端、蓄电池管理电路输入端、超级电容充电管理电路输入端、双反馈充电补偿电路输入端相连；所述的蓄电池充电管理电路输入端与分配电路相连，输出端与后备蓄电池正极相连，蓄电池的输出端与三路供电操作电路相连；所述的蓄电池激活电路与蓄电池充电管理电路、后备蓄电池并联，后备蓄电池的容量情况可反馈给蓄电池激活电路，从而控制蓄电池充电管理电路的输出；所述的电容充电管理电路的输入端与能量分配电路输出端相连，与超级电容组相连，超级电容组与三路供电“或”操作电路输入端相连；所述的双反馈补偿电路与能量分配电路、超级电容充电管理电路、超级电容组相连接，根据太阳能光伏发电和超级电容组蓄能情况，反馈给超级电容充电管理电路、充电管理电路，从而调节对超级电容的充电电流。

2.根据权利要求1所述的太阳能充放电控制器，其特征在于：太阳能控制器前端连接有太阳能电池组件，太阳能控制器后端连接有负载。