CN205195314U - 一种由微处理器控制逆变电路的光伏用电系统 - Google Patents

一种由微处理器控制逆变电路的光伏用电系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型实施例公开了一种由微处理器控制逆变电路的光伏用电系统，该光伏用电系统包括光伏电池、光伏控制器、蓄电池、逆变电路以及作为直流负载的LED灯具和作为交流负载的变频空调器；逆变电路包括功率管驱动芯片及六个功率管：功率管驱动芯片接至微处理器，以便根据微处理器输出的脉冲宽度调制信号来驱动对应的功率管交替导通和关断；六个功率管分成三组，每组功率管控制变频空调器电机的一相绕组，且每个功率管的源极和漏极之间对应接入二极管。本实用新型对光伏用电系统及分系统进行了改进，可以有效改善产品性能，具有环保、经济、使用方便等优点。

Description

一种由微处理器控制逆变电路的光伏用电系统
本实用新型为申请人于2015年04月28日提出的专利申请号为“201520264612.1”、名称为“一种光伏用电系统的光伏控制器”的中国实用新型专利申请的分案申请，其全部内容结合于本申请之中。
技术领域
本实用新型涉及光伏技术，尤其涉及一种光伏用电系统及其分系统。
背景技术
光伏用电系统由光伏电池、控制器、蓄电池、负载等部分组成。现有光伏用电系统存在一定的缺陷：光伏电池一般采用多晶硅材料，其多来源于微电子工业的头尾料，其中的金属杂质和微缺陷严重影响了太阳电池的光电转换效率；控制器防雷保护措施不力，影响系统安全性能；蓄电池的多个单体蓄电池之间的容量和自放电不可避免的存在不一致的情形，影响蓄电池寿命；交流负载的变频空调器逆变电路结构复杂，变频效果不够理想；直流负载的LED灯具配光不够精细，照明效果欠佳；等等。鉴于现有光伏用电系统设计上存在的不足，因而有必要予以改进。
实用新型内容
针对现有技术存在的缺陷，本实用新型实施例的目的在于对光伏用电系统或分系统进行改进，以便至少在某一方面提升产品的性能。
为解决以上技术问题，本实用新型实施例提供一种由微处理器控制逆变电路的光伏用电系统，该光伏用电系统包括光伏电池、光伏控制器、蓄电池、逆变电路以及作为直流负载的LED灯具和作为交流负载的变频空调器，光伏控制器具有充电电路、控制电路、放电电路：充电电路一端接光伏电池，另一端接蓄电池；控制电路分三路分别连接充电电路、放电电路及蓄电池；放电电路一端接蓄电池，另一端分两路输出，其中一路输出接至LED灯具，另一路输出经逆变电路接至变频空调器；逆变电路包括功率管驱动芯片及六个功率管：功率管驱动芯片接至微处理器，以便根据微处理器输出的脉冲宽度调制信号来驱动对应的功率管交替导通和关断；六个功率管分成三组，每组功率管控制变频空调器电机的一相绕组，且每个功率管的源极和漏极之间对应接入二极管。
其中，功率管为MOSFET或IGBT。
与现有技术相比，本实用新型实施例对光伏用电系统或分系统进行了改进，可以有效改善产品性能，具有环保、经济、使用方便等优点：(1)采用薄膜光伏电池，轻质、高效、高比功率且耗材少；(2)光伏控制器可以有效防雷，提高系统安全性能；(3)蓄电池进行充电的同时又可以保证蓄电池的活性，避免了蓄电池发生沉积，从而较大程度的延长了蓄电池的寿命；(4)交流负载的变频空调器逆变电路通过PWM信号控制功率管，结构简单，性能较好；(5)直流负载的LED灯具精细配光，照明效果好。
附图说明
图1是本实用新型光伏用电系统的原理框图；
图2是本实用新型薄膜光伏电池的结构示意图；
图3是本实用新型控制器的电路原理框图；
图4是本实用新型蓄电池的电路原理框图；
图5为本本实用新型逆变电路的电路原理框图；
图6是本实用新型LED灯具的纵向剖面示意图；
图7是本实用新型LED灯具的仰视示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型实施例的技术原理及工作过程，以下结合附图及具体实施例来进一步对本实用新型进行详细描述。
参见图1，示出本实用新型光伏用电系统的原理框图。该光伏用电系统(以下简称系统)包括光伏电池100，光伏控制器200、蓄电池300、逆变电路500以及直流负载400和交流负载600，控制器具有充电电路210、放电电路230和控制电路220：充电电路210一端接接光伏电池100，另一端接蓄电池300；逆变电路500一端接蓄电池，另一端的一路接至直流负载(本实施例中为LED灯具)400，另一路经逆变电路500接至交流负载(本实施例中为变频空调器)600；控制电路分三路分别连接充电电路、放电电路及蓄电池。
图1中，薄膜光伏电池100本系统的核心部分，其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动直流负载400或交流负载600工作。控制器200的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。蓄电池300的作用是在有光照时将光伏电池所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。LED灯具变频空调器作为直流负载，在需要时满足用户的照明需求；变频空调器作为交流负载，可以方便地进行调速。
本实施例包括但不仅限于以下特点：(1)采用薄膜光伏电池100，有助于轻质、高效、高比功率且耗材少；(2)控制器200可以有效防雷，提高系统安全性能；(3)蓄电池300在不损失光伏转换能量的前提下，提高了蓄电池组的充电效率及光伏电源的实际使用效率，延长了蓄电池组的使用寿命；(4)变频空调器逆变电路通过PWM信号控制功率管，结构简单，性能较好；(5)直流负载的LED灯具精细配光，照明效果好。以下进一步针对各部分进行说明。
参见图2，示出本实用新型薄膜光伏电池的结构示意图。该薄膜光伏电池100包括第一导电玻璃基底110、沉积吸收层120、缓冲层130、导电银胶140和第二导电玻璃基底150，其中：第一导电玻璃基底110、沉积吸收层120、缓冲层130、导电银胶140和第二导电玻璃基底150由上至下依次设置；第一导电玻璃基底110和第二导电玻璃基底150上引出电极(图未示出)，一般是第一导电玻璃基底110上面引出正电极，第二导电玻璃基底150上面引出负电极。
图2中，上述各层的规格可为：第一导电玻璃基底110、第二导电玻璃基底150的长度为40mm，宽度为15mm，厚度为3mm；沉积吸收层120为半导体纳米材料制成，长度为30mm，宽度为15mm，厚度为2×10-3mm；缓冲层130为In2S3材料制成，长度为25mm，宽度为15mm，厚度为4×10-3mm；导电银胶140的长度为20mm，宽度为15mm，厚度为2×10-3mm。如此设置，材料消耗少，制造能耗低，且在提高电池的电压等性能方面具有优异效果。
参见图3，示出本实用新型控制器的电路原理框图。该控制器200包括充电电路210、放电电路230、控制电路220及防雷电路240，充电电路210、放电电路230和蓄电池300并联，防雷电路240和蓄电池300串联。由于增加了防雷电路240，流过蓄电池300的雷击电流大为减小。
本实施例中的防雷电路240具体为防雷电感，添加该防雷电感后流过蓄电池300的雷击电流大为减小；同时，该防雷电感的感抗远大于蓄电池内阻，由此在蓄电池300两端所分残压也大为减小，这样也增强了系统的防雷能力。此外，也可于充电电路210、放电电路230分别串联防雷电感，以进一步改善防雷能力。
参见图4，示出本实用新型蓄电池的电路原理框图。该蓄电池300包括蓄电池本体310、电池管理模块320、数据总线330、辅助供电总线350以及辅助充电控制线340，其中蓄电池本体310的正极和负极分别与电池管理模块320相连接。进一步说明如下。
图4中，该电池管理模块320包括与蓄电池本体310的正极和负极分别相连接的检测控制单元321以及与蓄电池本体310的正极和负极分别相连接的辅助充电单元322，检测控制单元201与辅助充电单元202相连接；数据总线330与检测控制单元321相连接；辅助供电总线350与辅助充电单元322相连接；辅助充电控制线340与检测控制单元321的输出端相连接；检测控制单元321，用于实时检测蓄电池本体310的运行状态，当蓄电池本体310的实时电压小于阈值电压时，由辅助充电单元322通过辅助供电总线350对蓄电池本体310进行充电。
本实施例中，检测控制单元321可以检测蓄电池本体310的状态，并在辅助充电单元322的协调作用下对该蓄电池本体310进行充放电操作，从而使得蓄电池整体都保持在理想的电压平衡状态。这样既可以使蓄电池保持活性，又可以达到电压平衡的状态，不至于出现过充或欠充的状态，由此提高了蓄电池的寿命。
参见图5，示出本实用新型变频空调器的逆变电路。该逆变电路500包括功率管驱动芯片，该功率管驱动芯片接至微处理器电路(MCU/DSP)，以便根据微处理器电路输出的脉冲宽度调制信号，驱动对应的功率管交替导通和关断。具体的，所述的逆变电路500包括六个功率管Q1～Q6，这六个功率管分成三组，每组功率管控制变频空调压缩机电机的一相绕组。
各个功率管的具体连接方式是：功率管Q1、Q2、Q3的源极共同接直流电源的一端，功率管Q4、Q5、Q6的漏极共同接直流电源的另一端，功率管Q1的漏极和功率管Q4的源极的连接点接电机的U相端子，功率管Q2的漏极和功率管Q5的源极的连接点接电机的V相端子，功率管Q3的漏极和功率管Q6的源极连接点接变频空调压缩机电机的W相端子；功率管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的栅极分别接功率管驱动芯片的一个输出端，该功率管驱动芯片的各个输入端分别受微处理器电路的输出脉冲宽度调节信号PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6中的一路控制。该六个功率管Q1～Q6的的源极和漏极之间对应接入二极管D1～D6。
开机时，微处理器根据设定的压缩机电机转速产生相应的6路脉冲宽度调制信号，即驱动信号PWM1～PWM6；通过功率管驱动芯片驱动逆变器500的6个功率管(MOSFET或IGBT)Q1～Q6；这些功率管的交替导通和关断，产生三相调制波形，输出电压可调、频率可变的三相交流电，输出到变频空调压缩机电机绕组的U、V、W接线端，从而实现变频空调压缩机电机的无级变频调速。
参见图6-图7，示出本实用新型LED灯具的结构示意图。该LED灯具具有灯罩和安装在灯罩上的球冠形发光盘，该发光盘包括柔性印刷电路板弯成的球冠形基板410，在该基板410的外弧面上均匀装配小功率(额定功率在1W以下)的LED光源420，使得发光盘的光线能够覆盖全部光照分区，保持光线能够合理发散，避免光照分区的过度重叠，使有效照射区域内的光斑能保持最高的光照度和光照。
如图6-图7所示，基板410外侧设置有反光板430，其上面设置有蜂窝状的反光杯440，由设有电镀层的塑料制成，其内壁可对光源起到较好的反射作用；其中，反光杯440的底部分别嵌入LED光源420，从而实现对LED光源420的有效聚光。
特别地，相邻反光杯440之间成圆弧形相互切割，并在杯口处形成交叉点450。这样，通过改变反光杯440的深度、杯壁曲率、杯口开度的大小，可调整反光杯440的形状，引导安装于反光杯440底部的LED光源420改变出光角度，以照射到预定的照射区域，达到精细配光的目的。
本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。

Claims (2)

1.一种由微处理器控制逆变电路的光伏用电系统，其特征在于，该光伏用电系统包括光伏电池、光伏控制器、蓄电池、逆变电路以及作为直流负载的LED灯具和作为交流负载的变频空调器，光伏控制器具有充电电路、控制电路、放电电路：充电电路一端接光伏电池，另一端接蓄电池；控制电路分三路分别连接充电电路、放电电路及蓄电池；放电电路一端接蓄电池，另一端分两路输出，其中一路输出接至LED灯具，另一路输出经逆变电路接至变频空调器；逆变电路包括功率管驱动芯片及六个功率管：功率管驱动芯片接至微处理器，以便根据微处理器输出的脉冲宽度调制信号来驱动对应的功率管交替导通和关断；六个功率管分成三组，每组功率管控制变频空调器电机的一相绕组，且每个功率管的源极和漏极之间对应接入二极管。
2.如权利要求1所述的由微处理器控制逆变电路的光伏用电系统，其特征在于，功率管为MOSFET或IGBT。
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