CN206401976U - 一种用于mppt控制器的太阳能自动开关机电路 - Google Patents
一种用于mppt控制器的太阳能自动开关机电路 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种用于MPPT控制器的太阳能自动开关机电路，包括安装于电路板上的太阳能自动开关机电路，所述太阳能自动开关机电路由太阳能电池与蓄电池压差检测电路、蓄电池输入自锁电路，辅助电源稳压扩流电路、+5V基准稳压扩流电路、以及解锁驱动电路组成。该电路对于市场上使用的PWM方式以及MPPT方式的太阳能充电控制器，均能有效检测其有无太阳能电池输入。当太阳能电池能量较强时能自动开机工作，太阳能电池能量较弱时自动关机，确保在有光照条件下，蓄电池内的电量能够及时得到补充。同时在无光照的条件下，也不会出现蓄电池向太阳能电池反灌以及MPPT控制器自身空载损耗而造成蓄电池内的电量泄漏。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于MPPT控制器的太阳能自动开关机电路。
背景技术
太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池将太阳能直接转变为电能的装置，使用蓄电池将电能进行储存，然后再通过直交流变换电路，提供可靠的交流电源供电气设备使用。在实际的使用过程中，我国大部分地区的每天有效日照时间大概在早上7点至下午6点，其它时间由于光照强度很弱，MPPT控制器无法对蓄电池进行充电。由于目前市场上通用的MPPT控制器大都处于无人值守全自动运行状态。当光照强度很弱时，控制器会停止对蓄电池进行充电，控制器自身处于待机状态，并时刻检测光照强度。当光照强度提高时，立即开始对蓄电池进行电量补充。同时，由于MPPT控制器在待机状态下，自身控制电路始终在运行，会一直消耗蓄电池内的电量。当出现连续阴雨天时，同时又出现蓄电池低压，此时控制器自身的小电流损耗极易造成蓄电池深度放电，蓄电池可能会出现过放电而永久损坏。
因此，设计一种可靠、无空载损耗的MPPT控制器的太阳能自动开关机电路具有重要的意义。目前市场上通用的MPPT控制器，基本上在夜间或光照强度很弱时，都需要通过手动断开蓄电池输入开关和手动按键关机方式来实现无空载损耗功能。以上两种方法虽然能起到无空载损耗作用，但由于未能实现自动开关机运行,如果出现蓄电池长时间放电至低压状态，且连续阴雨天气，现场管理人员未能及时断开蓄电池输入或进行手动按键关机操作，极有可能出现蓄电池深度放电现象。如果长时间未能发现或无人及时处理，最终会导致蓄电池因过度放电而损坏。
发明内容
本实用新型克服了上述采用手动断开蓄电池输入开关和手动按键关机方式缺点，本实用新型采用检测太阳能光照强度来达到太阳能自动开关机的目的，对接入的太阳能电池的光照强度进行判断，使得控制器在光照强度足够时自动开机充电，当光照强度不足时自动关机停止运行，确保蓄电池内电量无泄漏。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种用于MPPT控制器的太阳能自动开关机电路，包括安装于电路板上的太阳能自动开关机电路，所述太阳能自动开关机电路由太阳能电池与蓄电池压差检测电路、蓄电池输入自锁电路，辅助电源稳压扩流电路、+5V基准稳压扩流电路、以及解锁驱动电路组成。
作为优选的技术方案，所述太阳能电池与蓄电池压差检测电路由太阳能输入正极和蓄电池输入正极进行压差比较，两者之间的压差超过3.3V时，ZD1位稳压管击穿，Q1位三极管导通，压差比较电路输出高电平。
作为优选的技术方案，所述蓄电池输入自锁电路由Q5位三极管得到压差比较电路输出的高电平而导通，Q2位三极管基极拉低导通，蓄电池通过D4位二极管反接保护，并通过R10位电阻提供自锁电压于Q5位三极管。
作为优选的技术方案，所述辅助电源稳压扩流电路由限流电流RS1进行线性降压，通过ZD2位12V稳压管进行稳压，Q3位三极管进行扩流，再经过EC1和C3位电容进行输出滤波，并提供稳定的直流12V供电。
作为优选的技术方案，所述+5V基准稳压扩流电路由直流12V供电经ZD3位稳压IC进行稳压，Q6位三极管进行扩流，再经过C4和C5位电容进行输出滤波。
作为优选的技术方案，所述解锁驱动电路由D3位二极管进行信号隔离，当无太阳能或太阳能电压低于蓄电池电压3.3V以下时，MCU输出高电位进行辅电关机动作，通过Q4位MOS管将Q5位三极管自锁电压置低，Q2位三极管关断，辅助电源因无蓄电池输入而关机。
作为优选的技术方案，太阳能电池正极输入前端接有极性反接保护二极管，极性检测正常后,当太阳能电池能量足够强时，其正极与蓄电池正极间形成电压差。
本实用新型的有益效果是：有效的控制了蓄电池在有太阳光照时能及时得到电量补充，当无太阳光照或光照非常弱时，能立即关断充电控制电路，避免充电控制电路的自损耗而造成电池电量的泄漏。尤其在连续出现阴雨天气时，且蓄电池已长时间处于后备放电模式，蓄电池内存储的电量已基本放空。而零泄漏电流电路，能够避免其处于深度放电状态，有限延长蓄电池使用寿命。
本实用新型能够适用于MPPT和PWM控制器的太阳能自动开关机，具有如下特点：
1.电路简单、成本低、实用性强、可靠性高，可以适合任何功率段的太阳能控制器。
当蓄电池处于电量较低状态下时，如果因管理人员疏忽，未及时断开蓄电池开关或手动按键关机，会造成蓄电池深度放电而损坏。本实用新型通过采用太阳能自动开关机电路，无漏电流，不会对蓄电池造成损坏。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为用于MPPT控制器的太阳能自动开关机电路的原理框图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
保护电路是由太阳能电池与蓄电池压差检测电路1、蓄电池输入自锁电路2、辅助电源稳压扩流电路3、解锁驱动电路4、+5V基准稳压扩流电路5组成。其中太阳能电池电压正极和蓄电池电压正极分别由太阳能电池和蓄电池接入，经太阳能电池与蓄电池压差检测电路1后，驱动信号送至Q5位三极管，当Q2位三极管导通后，提供辅助电源输入源，经辅助电源稳压扩流电路3将提供+12V供电电源，同时经过+5V基准稳压扩流电路5输出+5V辅助电源，此构成辅助电源电路工作回路。
Q5位三极管由来自驱动限流电阻(R3)的驱动信号进行导通，当驱动信号置高时，Q2位三极管基极置低导通，提供蓄电池电压供负载电源使用，此时为辅助电源输入源。
ZD2位稳压管和Q3位三极管组成稳压扩流电路，通过将输入电源稳压扩流后输出稳定的+12V供电电源。
ZD3位稳压IC和Q6位三极管组成稳压扩流电路，通过将输入电源稳压扩流后输出稳定的+5V供电电源。
当太阳能低于电池电压3.3V以下或无太阳能电压时，MCU输出高电位，MOS管(Q4)导通。此时Q2位三极管处于导通截止状态，辅助电源无蓄电池输入，无辅助电源供电电压，系统控制电路关机。
本实用新型电路的具体工作过程：
当太阳能电压高于蓄电池电压3.3V以上的情况下，通过图1中太阳能电池与蓄电池压差检测电路1检测到太阳能光照较强，能够对蓄电池进行充电。这样蓄电池输入自锁电路2提供辅助电源输入源，并通过辅助电源稳压扩流电路3和+5V基准稳压扩流电路5提供稳定的+12V和+5V系统工作电源。当太阳能电池电压低于蓄电池电压3.3V以下的情况时，通过图1中太阳能电池与蓄电池压差检测电路1检测到太阳能光照较弱，将无法对蓄电池进行充电。同时蓄电池输入自锁电路2的Q5位三极管来自于太阳能驱动电压消失，解锁驱动电路4接受MCU发出的关机信号，断开辅助电源输入源，辅助电源供电电路停止工作，系统自动关机。
该太阳能自动开关机电路简单、可靠性高、实用性强，可以广泛运用于其它类型的太阳能充电控制器中，也可以应用于太阳能光伏发电系统的自动开关机电路中。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种用于MPPT控制器的太阳能自动开关机电路，其特征在于：包括安装于电路板上的太阳能自动开关机电路，所述太阳能自动开关机电路由太阳能电池与蓄电池压差检测电路、蓄电池输入自锁电路，辅助电源稳压扩流电路、+5V基准稳压扩流电路、以及解锁驱动电路组成，太阳能电池电压正极和蓄电池电压正极分别由太阳能电池和蓄电池接入，经太阳能电池与蓄电池压差检测电路（1）后，驱动信号送至Q5位三极管，当Q2位三极管导通后，提供辅助电源输入源，经辅助电源稳压扩流电路（3）将提供+12V供电电源，同时经过+5V基准稳压扩流电路（5）输出+5V辅助电源。
2.如权利要求1所述的用于MPPT控制器的太阳能自动开关机电路，其特征在于：所述太阳能电池与蓄电池压差检测电路由太阳能输入正极和蓄电池输入正极进行压差比较，两者之间的压差超过3.3V时，ZD1位稳压管击穿，Q1位三极管导通，压差比较电路输出高电平。
3.如权利要求1所述的用于MPPT控制器的太阳能自动开关机电路，其特征在于：所述蓄电池输入自锁电路由Q5位三极管得到压差比较电路输出的高电平而导通，Q2位三极管基极拉低导通，蓄电池通过D4位二极管反接保护，并通过R10位电阻提供自锁电压于Q5位三极管。
4.如权利要求1所述的用于MPPT控制器的太阳能自动开关机电路，其特征在于：所述辅助电源稳压扩流电路由限流电流RS1进行线性降压，通过ZD2位12V稳压管进行稳压，Q3位三极管进行扩流，再经过EC1和C3位电容进行输出滤波，并提供稳定的直流12V供电。
5.如权利要求1所述的用于MPPT控制器的太阳能自动开关机电路，其特征在于：所述+5V基准稳压扩流电路由直流12V供电经ZD3位稳压IC进行稳压，Q6位三极管进行扩流，再经过C4和C5位电容进行输出滤波。
6.如权利要求1所述的用于MPPT控制器的太阳能自动开关机电路，其特征在于：所述解锁驱动电路由D3位二极管进行信号隔离，当无太阳能或太阳能电压低于蓄电池电压3.3V以下时，MCU输出高电位进行辅电关机动作，通过Q4位MOS管将Q5位三极管自锁电压置低，Q2位三极管关断，辅助电源因无蓄电池输入而关机。
7.如权利要求1所述的用于MPPT控制器的太阳能自动开关机电路，其特征在于：太阳能电池正极输入前端接有极性反接保护二极管，极性检测正常后,当太阳能电池能量足够强时，其正极与蓄电池正极间形成电压差。
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| CN201621482114.5U CN206401976U (zh) | 2016-12-30 | 2016-12-30 | 一种用于mppt控制器的太阳能自动开关机电路 |
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| WO2021128714A1 (zh) * | 2019-12-26 | 2021-07-01 | 上海派能能源科技股份有限公司 | 一种用于电池管理系统的开关机电路 |
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2016
- 2016-12-30 CN CN201621482114.5U patent/CN206401976U/zh active Active
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