CN205791568U - 并机通讯太阳能控制器 - Google Patents

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杨益金
李小罗
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Abstract

本实用新型公开一种并机通讯太阳能控制器，包括主控制模块和充电模块，主控制模块包括分别与MCU主控制芯片一连接的TF卡驱动电路、MAX232通讯电路、MAX485通讯电路一以及蓄电池电路；充电模块包括分别与MCU主控制芯片二连接的PWM功率驱动电路、MAX485通讯电路二、温度采集电路、光照度采集电路、电流传感器、蓄电池、太阳能电池板电路；MCU主控制芯片一通过MAX485通讯电路一与MCU主控制芯片二的MAX485通讯电路二连接。本实用新型可实时连接PC机，可以直观得显示控制器充电情况以及故障情况，并且可以在上位机软件中便捷地修改控制器充电参数，方便太阳能系统设计人员对系统充电效率的了解以及维修人员对控制器故障情况的了解。

Description

并机通讯太阳能控制器
技术领域
本实用新型属于太阳能离网发电和控制器通讯领域，涉及一种并机通讯太阳能控制器。
背景技术
目前，随着太阳能应用的广泛深入，大功率太阳能控制器在离网发电系统上的应用也越来越多。太阳能控制器使用场景多为偏远地区，而且大多数时间处于无人看守的情况下，如何了解太阳能控制器的工作状况，成为了一个问题。并且市场上40千瓦的控制器多为整体式，如果出现了故障，势必会增加维护成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种操作方便、充电效率高、使用寿命长的并机通讯太阳能控制器，可以通过网线与PC上位机软件通讯，保存工作数据在内置TF卡中，整个控制器采用模块化，结构简单，方便安装与维护。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
并机通讯太阳能控制器，包括外壳及安装在外壳内的主控制模块和充电模块，所述的主控制模块包括分别与MCU主控制芯片一连接的TF卡驱动电路、MAX232通讯电路、MAX485通讯电路一以及蓄电池电路；所述的充电模块包括分别与MCU主控制芯片二连接的PWM功率驱动电路、MAX485通讯电路二、温度采集电路、光照度采集电路、电流传感器、蓄电池、太阳能电池板电路；所述的蓄电池与PWM功率驱动电路、电流传感器串联后与太阳能电池板电路连接；所 述的MCU主控制芯片一通过MAX485通讯电路一与MCU主控制芯片二的MAX485通讯电路二连接。
所述的MCU主控制芯片一通过MAX485通讯电路一从充电模块获取蓄电池电压、光电池电压、充电电流、环境温度的参数，进行采样、计算。
所述的MCU主控制芯片一通过MAX232通讯电路一与上位机软件连接；MCU主控制芯片一通过上拉电阻直接与TF卡驱动电路连接。
所述的MCU主控制芯片二对蓄电池电压、太阳能电池板电压、充电电流、环境温度的参数进行采样、计算。
所述的主控制模块和充电模块的连接方式采用菊花链接法；主控制模块与各个充电模块通过对应MAX485通讯电路连接。
本实用新型的有益效果：本实用新型可根据蓄电池、光照条件、环境温度等信息，智能选择最高效的充电模式，实时连接PC机，通过上位机软件可以直观得显示控制器充电情况以及故障情况，并且可以在上位机软件中便捷地修改控制器充电参数；内置的TF卡可以全时段的记录控制器运行情况，方便太阳能系统设计人员对系统充电效率的了解以及维修人员对控制器故障情况的了解。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型并机通讯太阳能控制器主控制模块示意图；
图2为本实用新型并机通讯太阳能控制器充电模块示意图；
图3为本实用新型主控制模块和充电模块连接示意图；
图4为本实用新型MAX232通讯电路示意图；
图5为本实用新型MAX485通讯电路示意图；
图6为本实用新型TF卡驱动电路示意图；
图7为本实用新型温度采集电路示意图；
图8为本实用新型太阳能电池板电路示意图；
图9为本实用新型蓄电池电路示意图；
图10为本实用新型PWM功率驱动电路示意图。
具体实施方式
并机通讯太阳能控制器，包括外壳及安装在外壳内的主控制模块(主机)和充电模块(从机)；
如图1所示，主控制模块包括MCU主控制芯片一12、TF卡驱动电路13、MAX232通讯电路15、MAX485通讯电路一14；MCU主控制芯片一12分别与TF卡驱动电路13、MAX232通讯电路15、MAX485通讯电路一14连接，MCU主控制芯片一12与蓄电池电路11连接；
MCU主控制芯片一12通过MAX485通讯电路一14与充电模块的MAX485通讯电路二27连接，从其获取蓄电池电压、光电池电压、充电电流、环境温度的参数进行采样、计算，实现符合蓄电池特性的充电模式，MCU主控制芯片一12根据当前环境温度，选择控制器内部的散热方式，MCU主控制芯片一12通过MAX232通讯电路一14与上位机软件连接，实时上传本控制器的充电状态、故障情况、环境温度等信息，MCU主控制芯片一12通过上拉电阻直接与TF卡驱动电路13连接，使用SPI总线协议读写数据；
如图2所示，充电模块包括MCU主控制芯片二28、PWM功率驱动电路23、MAX485通讯电路二27、温度采集电路21、光照度采集电路22与电流传感器24；MCU主控制芯片二28分别与PWM功率驱动电路23、MAX485通讯电路二27、温度采集电路21、光照度采集电路22及电流传感器24连接，蓄电池25与PWM功率驱 动电路23、电流传感器24串联连接后与太阳能电池板电路26连接，MCU主控制芯片二28与太阳能电池板电路26连接；MCU主控制芯片二28对蓄电池电压、太阳能电池板电压、充电电流、环境温度的参数进行采样、计算，再根据通过MAX485通讯电路二27接收到的主控制模块(主机)的命令，确定充电模式，其中温度采集电路21检测蓄电池温度，MCU主控制芯片二28根据当前温度计算出合理的蓄电池充电电压，达到温度补偿的作用。
如图3所示，主控制模块(主机)和充电模块(从机)的连接方式采用菊花链接法；主机与各个从机通过MAX485通讯电路连接，每个MAX485通讯电路中都包含了一个120Ω的匹配电阻；由于RS485通讯协议是半双工工作方式，所以通讯使用modbus协议，采用问答式，由主机一个一个查询，从机被动回答；
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
本实用新型可将太阳能电池板发出的电量转换到蓄电池，采用三种充电模式：投切式、PWM式、投切+PWM式，本控制器可根据蓄电池、光照条件、环境温度等信息，智能选择最高效的充电模式，实时连接PC机，通过上位机软件可以直观得显示控制器充电情况以及故障情况，并且可以在上位机软件中便捷地修改控制器充电参数；内置的TF卡可以全时段的记录控制器运行情况，方便太阳能系统设计人员对系统充电效率的了解以及维修人员对控制器故障情况的了解。
本实用新型实现充电模块化，分成六个部分，每个部分均可独立工作，也可以由主控制模块统一协调充电，在其中某一个出现故障时，其他部分仍可以维持正常工作，后期维修时只需要替换故障模块即可。
图4，MAX232通讯电路，图中MAX232芯片11,12脚与MUC控制芯片连接用于发送接收数据，14,15脚连接RJ45接口通过网线(双绞线)连接PC机。其中 C51,C52，C53，C54与芯片1，3、4,5、2,16、6，15相连，组成电荷泵电路，产生-12V和+12V两个电源，提供RS232需要的电平。连接PC机后，通过上位机软件可以直观得显示控制器充电情况以及故障情况，并且可以在上位机软件中便捷地修改控制器充电参数。
图5，MAX485通讯电路，图中MAX485芯片1,4脚与MUC控制芯片连接用于发送接收数据，2,3脚通过一个串联电阻R60与MUC控制芯片连接用于控制MAX485工作于接收或发送状态。7,8脚之间连接一个信号匹配电阻R63，之后通过引线连接主机(或从机)。其中，D31，D32为稳压二极管，用于保护MAX485芯片不会被尖峰电压击穿。每个从机都有唯一的编码，主机通过识别编码来确定从机的工作顺序，通过这个编码主机也可以准确的识别出故障从机。
图6，TF卡驱动电路，2,3,5,8脚通过电阻上拉之后直接与MUC控制芯片连接，MUC控制芯片通过SPI总线协议读写TF卡，记录控制器运行情况，方便太阳能系统设计人员对系统充电效率的了解以及维修人员对控制器故障情况的了解。
图7，温度采集电路，R31与R33串联后与R32并联，这3个电阻又与R34串联构成了分压电路，其中R33为温度探头。分压信号经过R35与C14组成的滤波电路后与MUC控制芯片连接。MCU根据当前温度计算出合理的蓄电池充电电压，达到温度补偿的作用。
图8、图9，太阳能电池板电压采集电路与蓄电池电压采集电路，被采集电压先经过运算放大器U5缩小一定倍数后，再经过R21、R22、C10(R29、R30、C13)组成的分压、滤波电路与MUC控制芯片连接。
图10，PWM功率驱动电路、太阳能电池板防反接电路与充电电流采集电路，MUC控制芯片PC1引脚输出PWM信号控制由U4、R5、R6、R7、C5、D3组成的IGBT 驱动电路，驱动充电IGBT管Q4，其中D3为稳压二极管，用于钳住负电压。MUC控制芯片PC2引脚通过R14电阻连接由U3、R9、R10、Q6、Q7组成的IGBT驱动电路，驱动防反IGBT管Q5。U2为霍尔电流传感器，其3脚经过R11、C7组成的滤波电路后连接MUC控制芯片。当MCU检测到太阳能电池板电压大于蓄电池电压时Q4和Q5开始导通，对蓄电池充电，MCU不断的检测蓄电池电压，根据其电压大小来调节PWM信号的占空比，达到使蓄电池电压恒定在某个特定电压的目的，防止蓄电池过冲。MCU检测到太阳能电池板充电电流过大时，关闭Q4和Q5，防止蓄电池因充电电流过大，导致蓄电池升温进而产生损伤。
以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.并机通讯太阳能控制器，包括外壳及安装在外壳内的主控制模块和充电模块，其特征在于：
所述的主控制模块包括分别与MCU主控制芯片一(12)连接的TF卡驱动电路(13)、MAX232通讯电路(15)、MAX485通讯电路一(14)以及蓄电池电路(11)；
所述的充电模块包括分别与MCU主控制芯片二(28)连接的PWM功率驱动电路(23)、MAX485通讯电路二(27)、温度采集电路(21)、光照度采集电路(22)、电流传感器(24)、蓄电池(25)、太阳能电池板电路(26)；所述的蓄电池(25)与PWM功率驱动电路(23)、电流传感器(24)串联后与太阳能电池板电路(26)连接；
所述的MCU主控制芯片一(12)通过MAX485通讯电路一(14)与MCU主控制芯片二(28)的MAX485通讯电路二(27)连接。
2.根据权利要求1所述的并机通讯太阳能控制器，其特征在于，所述的MCU主控制芯片一(12)通过MAX485通讯电路一(14)从充电模块获取蓄电池电压、光电池电压、充电电流、环境温度的参数，进行采样、计算。
3.根据权利要求1所述的并机通讯太阳能控制器，其特征在于，所述的MCU主控制芯片一(12)通过MAX232通讯电路一(14)与上位机软件连接；MCU主控制芯片一(12)通过上拉电阻直接与TF卡驱动电路(13)连接。
4.根据权利要求1所述的并机通讯太阳能控制器，其特征在于，所述的MCU主控制芯片二(28)对蓄电池电压、太阳能电池板电压、充电电流、环境温度的参数进行采样、计算。
5.根据权利要求1所述的并机通讯太阳能控制器，其特征在于，所述的主控制模块和充电模块的连接方式采用菊花链接法；主控制模块与各个充电模块 通过对应MAX485通讯电路连接。
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