CN204597597U - 一种家用太阳能供电系统 - Google Patents

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王红玲
周雅
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Abstract

本实用新型公开了一种家用太阳能供电系统,其系统包括光伏电池组件,与光伏电池组件通过一正偏二极管、继电器电连接的蓄电池,与DC/DC转换器电连接的逆变电路,与蓄电池、继电器、DC/DC转换器和逆变电路电连接的控制器。采用本实用新型通过控制器对蓄电池和逆变电路的逆变器端电压进行检测,根据检测结果控制电路的通断、变换逆变器的工作模式,实现对蓄电池与电路进行保护功能,同时对数据处理时中断服务模块采用交叉处理方法节约了控制器CPU资源,并结合声光报警功能为用户使用带来了方便。

Description

一种家用太阳能供电系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及太阳能技术领域,尤其涉及的是一种家用太阳能供电系统。
背景技术
[0002] 随着人类生活水平的不断提高,对能源的需求大幅度增加。石化能源作为不可再 生能源正日益枯竭,而且它所造成的环境污染日益严重。太阳能光伏供电作为绿色新能源 供电方式,其得到了越来越多的应用,具有可持久利用,对环境没有污染的优点。
[0003] 目前提出的太阳能供电系统无法保证负载的持续稳定的工作,尤其是在连续的阴 雨天气下无法正常工作。另外在太阳能供电时不能够得到很好的控制,蓄电池会出现过充 电或过放电的现象,或在直流电和交流电逆变过程中不能得到相应的控制从而影响用户的 使用。
[0004] 因此,现有技术还有待于改进和发展。 实用新型内容
[0005] 鉴于上述现有技术的不足,本实用新型的目的在于提供一种家用太阳能供电系 统,提供了一种能保证负载持续稳定工作的家用太阳能供电系统。
[0006] 本实用新型的技术方案如下:
[0007] 一种家用太阳能供电系统,其特征在于,包括光伏电池组件,与所述光伏电池组件 通过一正偏二极管、继电器电连接的蓄电池;
[0008] 与所述蓄电池电连接的DC/DC转换器,用于采用BUCK电路稳定所述蓄电池输出电 压,使所述蓄电池输出电压得到稳定直流输出;
[0009] 与所述DC/DC转换器电连接的逆变电路,用于实现将DC/DC转换器稳定后的直流 电转换为交流电并输出至与市电连接的家用负载;
[0010] 分别与所述蓄电池、继电器、DC/DC转换器和逆变电路电连接的控制器,用于当检 测逆变电路的反馈电压有偏差时控制DC/DC转换器输出脉宽进行调整;及当检测所述蓄电 池电压低于或高于预设临界值时,通过控制所述继电器通断开关对所述蓄电池进行过充电 和过放电保护;
[0011] 所述控制器还包括A/D采样模块,所述A/D采样模块与数据处理模块、异常情况处 理模块连接,所述A/D采样模块采集数据经过数据处理模块分析处理若判断为异常情况, 则异常处理模块控制声光报警模块启动进行报警。
[0012] 所述的家用太阳能供电系统,其中,所述数据处理模块还包括中断服务模块,所述 中断服务模块用于在不同时间段交叉处理不同事件,直至交叉处理全部事件一次。
[0013] 所述的家用太阳能供电系统,其中,所述AD采样模块通过电阻分压对所述蓄电池 的端电压进行数据采样。
[0014] 所述的家用太阳能供电系统,其中,所述逆变电路包括一与所述控制器连接的I/O 切换模块,所述I/O切换模块用于切换所述逆变电路的工作模式。
[0015] 所述的家用太阳能供电系统,其中,所述逆变电路工作模式包括准双向口模式、推 挽输出模式、开漏输出模式和高阻模式。
[0016] 所述的家用太阳能供电系统,其中,所述逆变电路设还置有一逆变器,所述逆变器 与所述控制器信号电连接,述逆变器带有最大功率点跟踪MPPT模块。
[0017] 所述的家用太阳能供电系统,其中,所述预设临界值具体包括欠压临界点为42V, 正常工作基准为42-55V,过压临界点为55V。
[0018] 本实用新型所提供的一种家用太阳能供电系统,其通过控制器对蓄电池和逆变电 路的逆变器端电压进行检测,根据检测结果控制电路的通断、变换逆变器的工作模式,实现 对蓄电池与电路进行保护功能;同时对数据处理时中断服务模块采用交叉处理方法节约了 控制器CPU资源;并结合声光报警功能为用户使用带来了方便。
[0019] 本实用新型提出的太阳能供电系统能保证负载持续稳定的工作,尤其是在连续的 阴雨天气下也能正常工作。另外在太阳能供电时也能够得到很好的控制,保护蓄电池不会 出现过充电或过放电的现象,并可以在直流电和交流电逆变过程中得到相应的控制,从而 用户使用带来了方便。
附图说明
[0020] 图1是本实用新型中家用太阳能供电系统较佳实施例的模块图;
[0021] 图2是本实用新型中家用太阳能供电系统较佳实施例的控制器组成模块图;
[0022] 图3是本实用新型中家用太阳能供电系统较佳实施例的电路系统框图。
具体实施方式
[0023] 本实用新型提供一种家用太阳能供电系统及其控制阀昂发,为使本实用新型的目 的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说 明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新 型。
[0024] 如图1所示,一种家用太阳能供电系统,包括光伏电池组件110,与光伏电池组件 通过一正偏二极管101 (如图2所示)、继电器103电连接的蓄电池120。
[0025] 与蓄电池电连接的DC/DC转换器130,用于采用BUCK电路稳定蓄电池120输出电 压,使蓄电池120输出电压得到稳定直流输出。其中,BUCK电路降压式变换电路,DC/DC 转换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器。
[0026] 与DC/DC转换器130电连接的逆变电路140,用于实现将DC/DC转换器130稳定后 的直流电转换为交流电并输出至与市电连接的家用负载。
[0027] 与蓄电池120、继电器、DC/DC转换器130和逆变电路140电连接的控制器150,用 于当检测逆变电路140的反馈电压有偏差时控制DC/DC转换器130输出脉宽进行调整;及 当检测蓄电池120电压低于或高于预设临界值时,通过控制继电器通断开关对蓄电池120 进行过充电和过放电保护。
[0028] 如图2所示,控制器还包括A/D采样模块151,A/D (模拟/数字)采样模块151与 数据处理模块152、异常情况处理模块153连接,A/D采样模块151采集数据经过数据处理 模块152分析处理若判断为异常情况,则异常处理模块153控制声光报警模块启动进行报 警。
[0029] 进一步的,上述家用太阳能供电系统,数据处理模块152还包括中断服务模块,中 断服务模块用于在不同时间段交叉处理不同事件,直至交叉处理全部事件一次。
[0030] 上述的家用太阳能供电系统,其中AD采样模块151通过电阻分压对蓄电池120的 端电压进行数据采样。
[0031] 上述的家用太阳能供电系统,其中逆变电路包括一与控制器150连接的I/O切换 模块,I/O切换模块用于切换逆变电路的工作模式。
[0032] 上述的家用太阳能供电系统,其中逆变电路工作模式包括准双向口模式、推挽输 出模式、开漏输出模式和高阻模式,控制器150可控制I/O切换模块使工作模式变换实现电 流的直流与交流的变换。
[0033] 上述的家用太阳能供电系统,其中逆变电路设还置有一逆变器(DC/AC),逆变器 与控制器信号电连接,控制器通过PWM信号模块控制逆变器,逆变器带有最大功率点跟踪 MPPT模块。
[0034] 上述的家用太阳能供电系统,预设临界值具体包括欠压临界点为42V,正常工作基 准为42-55V,过压临界点为55V。
[0035] 如图3所示,为本实用新型具体实施例的电路系统框图,将光伏电池组件110通 过一正偏二极管101、继电器103与蓄电池120连接起来。在控制器150的作用下,光伏电 池组件向蓄电池120充电,晚上蓄电池120提供电力给家用交流负载。控制器150能够在 任何条件下(阳光充足或长期阴雨天)确保蓄电池120不因过充电或过放电而被损坏,最 大程度的利用太阳能。由于光伏电池组件110输出电压不稳定,这样会对后端电路产生影 响,所以采用DC/DC转换器130的Buck电路实现DC/DC变换,得到稳定直流输出,再通过 逆变电路140实现直流电变交流电的转换,得到所需的交流电。在逆变器输出电压通过变 压、整流、滤波后将反馈电压送至AD采样模块。控制器150根据采集的数据值控制DC/DC 转换器130的Buck电路,如果电压脉宽输出无偏差时,按照原来固定脉宽输出,如有偏差 时,控制器150通过控制PWM信号模块对输出脉宽进行调整。
[0036] 控制器150根据预先设定的临界值对继电器(如图3所示的103和104,包括开关 KA、KB、KC)进行控制,正常工作时,充电开关KA开启,切换开关KB工作在逆变状态,市电 备用开关KC关闭。AD采样模块通过电阻分压对蓄电池120的端电压进行采样检测,当白 天光照强烈导致电池板输出电压过高到蓄电池充电过压时,控制器150断开太阳能板的充 电开关KA(如图3所示的继电器103),停止对蓄电池充电,以实现过压保护功能;如果在夜 间出现蓄电池所储存的电量不足或者遇到连续阴雨天时,检测到蓄电池处于欠压状态,开 启市电备用开关KC (如图3所示的继电器104),切换开关KB (KB为工作常态,图中未示 出)工作在市电备用状态。同时当检测到蓄电池过电压或者欠电压时,发出声光警报,绿灯 亮表示正常工作,红灯亮表示欠压、黄灯亮表示过压。如表1所示,为继电器工作组合表:
[0037] 表1 :继电器工作组合表
[0038]
Figure CN204597597UD00061
[0039] 上述实施例提供了一种家用供电系统,其通过控制器对蓄电池和逆变电路的逆变 器端电压进行检测,根据检测结果控制电路的通断、变换逆变器的工作模式,实现对蓄电池 与电路进行保护功能;同时对数据处理时中断服务模块采用交叉处理方法节约了控制器 (PU资源;并结合声光报警功能为用户使用带来了方便。
[0040] 应当理解的是,本实用新型的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来 说,可以根据上述说明加以改进或变换,例如,所有这些改进和变换都应属于本实用新型所 附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1. 一种家用太阳能供电系统,其特征在于,包括光伏电池组件,与所述光伏电池组件通 过一正偏二极管、继电器电连接的蓄电池; 与所述蓄电池电连接的DC/DC转换器,用于采用BUCK电路稳定所述蓄电池输出电压, 使所述蓄电池输出电压得到稳定直流输出; 与所述DC/DC转换器电连接的逆变电路,用于实现将DC/DC转换器稳定后的直流电转 换为交流电并输出至与市电连接的家用负载; 分别与所述蓄电池、继电器、DC/DC转换器和逆变电路电连接的控制器,用于当检测逆 变电路的反馈电压有偏差时控制DC/DC转换器输出脉宽进行调整;及当检测所述蓄电池电 压低于或高于预设临界值时,通过控制所述继电器通断开关对所述蓄电池进行过充电和过 放电保护; 所述控制器还包括A/D采样模块,所述A/D采样模块与数据处理模块、异常情况处理模 块连接,所述A/D采样模块采集数据经过数据处理模块分析处理若判断为异常情况,则异 常处理模块控制声光报警模块启动进行报警。
2. 根据权利要求1所述的家用太阳能供电系统,其特征在于,所述数据处理模块还包 括中断服务模块,所述中断服务模块用于在不同时间段交叉处理不同事件,直至交叉处理 全部事件一次。
3. 根据权利要求1所述的家用太阳能供电系统,其特征在于,所述A/D采样模块通过电 阻分压对所述蓄电池的端电压进行数据采样。
4. 根据权利要求1所述的家用太阳能供电系统,其特征在于,所述逆变电路包括一与 所述控制器连接的I/O切换模块,所述I/O切换模块用于切换所述逆变电路的工作模式。
5. 根据权利要求4所述的家用太阳能供电系统,其特征在于,所述逆变电路工作模式 包括准双向口模式、推挽输出模式、开漏输出模式和高阻模式。
6. 根据权利要求4所述的家用太阳能供电系统,其特征在于,所述逆变电路设还置有 一逆变器,所述逆变器与所述控制器信号电连接,所述逆变器带有最大功率点跟踪MPPT模 块。
7. 根据权利要求1所述的家用太阳能供电系统,其特征在于,所述预设临界值具体包 括欠压临界点为42V,正常工作基准为42-55V,过压临界点为55V。
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