CN205944319U - 一种高效安全的户用光伏锂电发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光伏发电技术领域，具体地说是涉及一种高效安全的户用光伏锂电发电系统。本实用新型所述的太阳能电池输出端通过MPPT电路与微处理器连接，所述微处理器控制输出端与负载电路输入端连接，负载电路输出端与负载连接；太阳能电池输出端通过锂电池组充电电路与锂电池组连接，太阳能电池和锂电池组输出端通过充电电路与微处理器输入端连接，锂电池组输出端分别与负载电路和均衡电路输入端连接，均衡电路输出端与微处理器连接。本实用新型结构简单，智能化程度高，充放电电路简单、可靠，节能环保、效率高、安全可靠、电池寿命长，具有较强的市场应用价值，是一种高效安全的户用光伏锂电发电控制系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及光伏发电技术领域，具体地说是涉及一种高效安全的户用光伏锂电发电系统。
背景技术
锂电池的发展从最初的金属锂电池发展到当今的锂离子电池，安全性能有很大的提高，锂电池较其他电池具有容量大，循环寿命长等优点，广泛应用于手机、笔记本电脑等电子设备中。锂电池是锂电池、锂离子电池和聚合物锂离子电池的统称，早期的锂电池负极材料是纯金属锂，其在充电过程中，金属锂在负极上沉积，产生枝晶锂。枝晶锂可以穿透隔膜，造成电池内部短路，以致发生爆炸，于是产生了锂离子电池，锂离子电池采用可使锂离子嵌入和脱出的碳材料代替纯锂作为负极，安全可靠性得到很大提高。
充电时，锂离子从正极脱出，经过电解质嵌入到负极。放电时则相反，锂离子从负极脱出，经过电解液嵌入到正极材料中。在正常充放电情况下，锂离子在层状结构的碳材料和层状结构的氧化物的层间嵌入和脱出，不破坏其晶体结构，正负极材料化学结构基本不变。记忆效应通常指蓄电池活性物质钝化的现象，通常体现为电池的容量下降。从锂电池的充放电可逆的原理可以看出，锂电池基本不存在记忆效应。
2、光伏应用
当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。
光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。我国太阳电池应用领域在不断扩大，已涉及农业、牧业、林业、交通运输、通讯、气象、石油管道、文化教育及家庭电源等诸多方面，光伏发电在解决偏僻边远无电地区供电及许多殊场合用电上已起到引人注目的作用。但从总体的应用技术水平和规模上看，与工业发达国家相比仅有很大的差距，主要问题是光伏系统造价偏高、系统配套工程装备没有产业化、应用示范不够和公众对太阳电池应用的巨大潜力缺乏了解以及系统应用仅限于独立运行，还没有并网运行和与建筑业结合。因此，有必要加强太阳电池应用技术研究和示范，推进产业化，拓宽应用领域和市场。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术存在的西部偏远地区、畜牧区等国家电网难以铺设的地区进行户用供电的不足，提供一种采用以太阳能电池为能源,锂电池组为储能系。
本实用新型一种高效安全的户用光伏锂电发电系统通过下述技术方案予以实现：一种高效安全的户用光伏锂电发电系统包括微处理器、锂电池组充电电路、釆样转换电路、保护电路、均衡电路、MPPT电路、负载电路、显示电路、太阳能电池、锂电池组，所述的太阳能电池输出端通过MPPT电路与微处理器连接，所述微处理器控制输出端与负载电路输入端连接，负载电路输出端与负载连接；太阳能电池输出端通过锂电池组充电电路与锂电池组连接，太阳能电池和锂电池组输出端通过充电电路与微处理器输入端连接，锂电池组输出端分别与负载电路和均衡电路输入端连接，均衡电路输出端与微处理器连接；采样转换电路输出端与微处理器连接，保护电路输出端与微处理器连接，采样转换电路和保护电路之间通过接口连接。
本实用新型一种高效安全的户用光伏锂电发电系统与现有技术相比较有如下有益效果：本实用新型系统面向户用光伏供电，充放电电路简单、可靠。
微处理器选择ATMEGA128-16AU单片机，是美国ATMEL公司的8位AVR微处理器，带128KB在系统可编程Flash。
充电电路中设有一防反充二极管,用来防止夜间或连续阴雨天等光照不足时太阳能电池工作电压低于锂电池组电压而导致反充。
负载电路通过三极管构成的驱动电路,来控制继电器的开关,以实现负载供电功能。
釆样转换电路由温度采样电路、电压采样电路、电流采样电路组成，釆样转换电路连接微处理器AD釆样端口进行转换。本实用新型系统面向户用光伏供电,要求不是特别高,为降低成本,采用简单可行的电阻分压电路。电流采样电路传统的使用电阻将电流转换为电压进行测量得方法。温度采样电路采用DS18B20数字温度计。
均衡电路采用DC/DC 开关电源，在充放电过程中根据电压检测电路检测到的各单体电池的电压值，判断出需要均衡充电的单节电池，用电池组的电量对该节电池进行均衡充电。
显示电路釆用LCD1602型显示器件,实现太阳能电池输出电压、锂电池组电压、锂电池组的充放电电流、锂电池组的工作温度显示。
MPPT电路釆用BUCK降压变换器，开关管使用隔离栅双极型晶体管(IGBT)。
保护电路的作用是微处理器通过釆样转换电路检测到环境温度过高、电池组电压过高或过低、充放电电流过高等情况时,为防止锂电池过冲、过放的情况的发生,从而保护电池的工作状态,提高了电池的寿命。
另外由于锂电池内阻极小，如果将两个有压差的电池并联，电压高的电池会对电压低的电池放电，短路电流很大，将会伤害电池，将导致电池温度急剧升高，导致电池失效，甚至爆炸。本实用新型系统采用锂电池串联结构，有效防止了压差导致电池温度急剧升高致使电池失效的问题。
本实用新型一种高效安全的户用光伏锂电发电系统主要针对西部偏远地区、畜牧区等国家电网难以铺设的地区进行户用供电,系统采用以太阳能电池为能源,锂电池组为储能系统。系统由微处理器、锂电池组充电电路、釆样转换电路、保护电路、均衡电路、MPPT电路、负载电路、显示电路、太阳能电池、锂电池组组成。本实用新型结构简单，智能化程度高，充放电电路简单、可靠，节能环保、效率高、安全可靠、电池寿命长，具有较强的市场应用价值，是一种高效安全的户用光伏锂电发电控制系统。
附图说明
本实用新型一种高效安全的户用光伏锂电发电系统有如下附图：
图1是本实用新型一种高效安全的户用光伏锂电发电系统框图；
图2是本实用新型一种高效安全的户用光伏锂电发电系统采样转换电路结构示意图。
其中：1、微处理器；2、锂电池组充电电路；3、采样转换电路；4、保护电路；5、均衡电路；6、MPPT电路；7、负载电路；8、显示电路；9、太阳能电池；10、锂电池组；11、温度采样电路；12、电压采样电路；13、电流采样电路；14、负载；15、AD转换端口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型一种高效安全的户用光伏锂电发电系统技术方案作进一步描述。
如图1－图2所示，一种高效安全的户用光伏锂电发电系统包括微处理器1、锂电池组充电电路2、釆样转换电路3、保护电路4、均衡电路5、MPPT电路6、负载电路7、显示电路8、太阳能电池9、锂电池组10，所述的太阳能电池9输出端通过MPPT电路6与微处理器1连接，所述微处理器1控制输出端与负载电路7输入端连接，负载电路7输出端与负载14连接；太阳能电池9输出端通过锂电池组充电电路2与锂电池组10连接，太阳能电池9和锂电池组10输出端通过充电电路2与微处理器1输入端连接，锂电池组10输出端分别与负载电路7和均衡电路5输入端连接，均衡电路5输出端与微处理器1连接；采样转换电路3输出端与微处理器1连接，保护电路4输出端与微处理器1连接，采样转换电路3和保护电路4之间通过接口连接。
进一步地，所述釆样转换电路3包括温度采样电路11、电压采样电路12和电流采样电路13，釆样转换电路3与微处理器1的AD釆样端口15连接。
进一步地，所述锂电池组10为多节单体锂电池串联连接。
进一步地，所述的微处理器1为ATMEGA128-16AU单片机，带128KB在系统可编程Flash。
实施例1。
如图1－图2所示，一种高效安全的户用光伏锂电发电系统包括微处理器1、锂电池组充电电路2、釆样转换电路3、保护电路4、均衡电路5、MPPT电路6、负载电路7、显示电路8、太阳能电池9、锂电池组10，所述的太阳能电池9输出端通过MPPT电路6与微处理器1连接，所述微处理器1控制输出端与负载电路7输入端连接，负载电路7输出端与负载14连接；太阳能电池9输出端通过锂电池组充电电路2与锂电池组10连接，太阳能电池9和锂电池组10输出端通过充电电路2与微处理器1输入端连接，锂电池组10输出端分别与负载电路7和均衡电路5输入端连接，均衡电路5输出端与微处理器1连接；采样转换电路3输出端与微处理器1连接，保护电路4输出端与微处理器1连接，采样转换电路3和保护电路4之间通过接口连接。
进一步地，所述釆样转换电路3包括温度采样电路11、电压采样电路12和电流采样电路13，釆样转换电路3与微处理器1的AD釆样端口15连接。
进一步地，所述锂电池组10为多节单体锂电池串联连接。
进一步地，所述的微处理器1为ATMEGA128-16AU单片机，带128KB在系统可编程Flash。
结合附图，本实用新型实施示例如下：
本实用新型系统面向户用光伏供电，充放电电路简单、可靠。
微处理器选择ATMEGA128-16AU单片机，是美国ATMEL公司的8位AVR微处理器，带128KB在系统可编程Flash。
充电电路目的是太阳能电池为锂电池组充电。由微处理器输出控制信号,通过三极管构成的驱动电路,来控制继电器的开关,以实现充电功能。其电路中设有一防反充二极管,用来防止夜间或连续阴雨天等光照不足时太阳能电池工作电压低于锂电池组电压而导致反充。
负载电路与充电电路类似,同样由单片机输出控制信号, 由微处理器输出控制信号,通过三极管构成的驱动电路,来控制继电器的开关,以实现负载供电功能。
釆样转换电路由温度采样电路、电压采样电路、电流采样电路组成，釆样转换电路连接微处理器AD釆样端口进行转换。本实用新型系统面向户用光伏供电,要求不是特别高,为降低成本,采用简单可行的电阻分压电路。电流采样电路传统的使用电阻将电流转换为电压进行测量得方法。温度采样电路采用DS18B20数字温度计。
均衡电路采用DC/DC 开关电源，在充放电过程中根据电压检测电路检测到的各单体电池的电压值，判断出需要均衡充电的单节电池，用电池组的电量对该节电池进行均衡充电。
显示电路釆用LCD1602型显示器件,实现太阳能电池输出电压、锂电池组电压、锂电池组的充放电电流、锂电池组的工作温度显示。
MPPT电路釆用BUCK降压变换器，开关管使用隔离栅双极型晶体管(IGBT)。
保护电路的作用是微处理器通过釆样转换电路检测到环境温度过高、电池组电压过高或过低、充放电电流过高等情况时,为防止锂电池过冲、过放的情况的发生,从而保护电池的工作状态,提高了电池的寿命。
另外由于锂电池内阻极小，如果将两个有压差的电池并联，电压高的电池会对电压低的电池放电，短路电流很大，将会伤害电池，将导致电池温度急剧升高，导致电池失效，甚至爆炸。本实用新型系统采用锂电池串联结构。
本实用新型提出了一种高效安全的户用光伏锂电发电系统，本实用新型系统主要针对西部偏远地区、畜牧区等国家电网难以铺设的地区进行户用供电,系统采用以太阳能电池为能源,锂电池组为储能系统。系统由微处理器、锂电池组充电电路、釆样转换电路、保护电路、均衡电路、MPPT电路、负载电路、显示电路、太阳能电池、锂电池组组成。本实用新型节能环保、效率高、安全可靠、电池寿命长，具有较强的市场应用价值。
系统由微处理器、锂电池组充电电路、釆样转换电路、保护电路、均衡电路、MPPT电路、负载电路、显示电路、太阳能电池、锂电池组组成。
釆样转换电路由温度采样电路、电压采样电路、电流采样电路组成，釆样转换电路连接微处理器AD釆样端口进行转换。
储能单元-锂电池组为多节单体锂电池串联结构。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高效安全的户用光伏锂电发电系统，包括微处理器（1）、锂电池组充电电路（2）、釆样转换电路（3）、保护电路（4）、均衡电路（5）、MPPT电路（6）、负载电路（7）、显示电路（8）、太阳能电池（9）、锂电池组（10），其特征在于：所述的太阳能电池（9）输出端通过MPPT电路（6）与微处理器（1）连接，所述微处理器（1）控制输出端与负载电路（7）输入端连接，负载电路（7）输出端与负载（14）连接；太阳能电池（9）输出端通过锂电池组充电电路（2）与锂电池组（10）连接，太阳能电池（9）和锂电池组（10）输出端通过充电电路（2）与微处理器（1）输入端连接，锂电池组（10）输出端分别与负载电路（7）和均衡电路（5）输入端连接，均衡电路（5）输出端与微处理器（1）连接；采样转换电路（3）输出端与微处理器（1）连接，保护电路（4）输出端与微处理器（1）连接，采样转换电路（3）和保护电路（4）之间通过接口连接。
2.根据权利要求1所述的高效安全的户用光伏锂电发电系统，其特征在于：所述釆样转换电路（3）包括温度采样电路（11）、电压采样电路（12）和电流采样电路（13），釆样转换电路（3）与微处理器（1）的AD釆样端口（15）连接。
3.根据权利要求1所述的高效安全的户用光伏锂电发电系统，其特征在于：所述锂电池组（10）为多节单体锂电池串联连接。
4.根据权利要求1所述的高效安全的户用光伏锂电发电系统，其特征在于：所述的微处理器（1）为ATMEGA128-16AU单片机，带128KB在系统可编程Flash。
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| CN201620834856.3U CN205944319U (zh) | 2016-08-04 | 2016-08-04 | 一种高效安全的户用光伏锂电发电系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN109801185A (zh) * | 2019-01-03 | 2019-05-24 | 宁波绿光能源集团有限公司 | 一种便携式发电装置的商业模式 |
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2016
- 2016-08-04 CN CN201620834856.3U patent/CN205944319U/zh active Active
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| CN109801185A (zh) * | 2019-01-03 | 2019-05-24 | 宁波绿光能源集团有限公司 | 一种便携式发电装置的商业模式 |
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Inventor after: Wang Long Inventor after: Jing Yongkang Inventor before: Hao Yong Inventor before: Zhang Qiuli Inventor before: He Borui |
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Date of cancellation: 20230511 Granted publication date: 20170208 |
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Effective date of registration: 20230511 Granted publication date: 20170208 |
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