CN207603289U - 一种适用于太阳能发电的电流保护控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于太阳能发电的电流保护控制器，内设有电流保护电路结构；该电流保护控制器对于太阳能电池板对蓄电池的充电，可采用PWM充电方式，并且监测充放电回路的电流状况，当电流波动时及时进行稳定电流的处理；当太阳能发电系统内的电流回路发生短路、断路故障时，可以提醒工作人员进行回路检查，做好防范措施和处理工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能发电技术领域，尤其是涉及一种适用于太阳能发电的电流保护控制器。
背景技术
光伏发电，也称为太阳能发电，是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳能电池板、控制器、蓄电池和负载四大部分组成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳能发电组件，再配合上功率控制器等部件就形成了太阳能发电系统。
太阳能发电装置的工作模式主要分为日间和夜间两种。在日间模式中，太阳能电池板将太阳能转变为电能，通过充放电控制器将电能输送给负载进行供电，以及通过充放电控制器将电能传送至蓄电池，蓄电池处将电能转变为化学能，并且储存在蓄电池内；在夜间模式中，因太阳能电池板停止发电，蓄电池内的化学能转变为电能，通过充放电控制器将电能传送至负载，供给负载使用。整个工作模式中共有三个电流回路，分别为太阳能电池板到控制器、蓄电池到控制器和负载到控制器。
由于太阳能电池板自身材料和外部光线所具有的属性和局限性，其生成的电流也是具有波动性的曲线，如果将所生成的电流直接充入蓄电池内或直接给负载供电，则容易造成蓄电池和负载的损坏，严重减小了它们的寿命。另外，在使用蓄电池供电时也必须稳定其放电电流，防止过放电。另外，也希望对上述充放电的回路进行必要的监测，在上述三个电流回路发生短路或者开路故障时，能够对上述故障有所反应，发出提醒，使之被工作人员和用户及时发现，防止随着故障的进一步扩大造成太阳能电池板、控制器和蓄电池的进一步损坏。
实用新型内容
为了克服现有技术中太阳能发电系统控制器不能反应电流回路故障的问题，本实用新型提供了一种适用于太阳能发电的电流保护控制器，内设有电流保护电路结构；该电流保护控制器对于太阳能电池板对蓄电池的充电，可采用PWM充电方式，并且监测充放电回路的电流状况，当电流波动时及时进行稳定电流的处理；当太阳能发电系统内的电流回路发生短路、断路故障时，可以提醒工作人员进行回路检查，做好防范措施和处理工作。
本实用新型解决问题所采用的技术方案是：一种适用于太阳能发电的电流保护控制器，包括电流传感器和本体控制箱；所述电流传感器分别安装在太阳能电池板到本体控制箱的第一电流回路、蓄电池到本体控制箱的第二电流回路和负载到本体控制箱的第三电流回路中，测量电流回路中的实时电流信息，将电流回路中的实时电流信息传送给本体控制箱；电流传感器通过信号线连接该本体控制箱的电流信号采集端口；
所述本体控制箱包括：蓄电池电缆接口、太阳能电池板电缆接口、负载电缆接口，分别用于通过多芯电缆连接蓄电池、太阳能电池板以及负载；
所述本体控制箱内部还包括：电流监测模块、提醒模块、切换控制开关和蓄电池接口电路模块、电流稳定电路模块；
电流传感器连接电流监测模块，电流传感器测量的电流回路中的实时电流信息传送给电流监测模块；
所述提醒模块与所述电流监测模块连接，用于在电流监测模块监测到第一至第三电流回路的任何一个发生电流波动过大、短路或断路时发出警报；
所述切换控制开关与所述电流监测模块连接，在电流监测模块的命令下，控制太阳能电池板到本体控制箱、蓄电池到本体控制箱、负载到本体控制箱三个回路的通断，以及接通或断开蓄电池与负载之间的电连接，或者接通或断开太阳能电池板与负载之间的电连接，或者接通或断开太阳能电池板与蓄电池之间的电连接；
所述切换控制开关还连接所述电流稳定电路模块，并且可以在电流监测模块的控制下，将该电流稳定电路模块串接至太阳能电池板与负载，或者串接在太阳能电池板与蓄电池之间；
所述蓄电池接口电路模块连接蓄电池电缆接口，用于对蓄电池的充放电进行控制。
优选的是，所述蓄电池接口电路模块包括PWM充电电路；所述PWM充电电路连接太阳能电池板与蓄电池；PWM充电电路包括：电压采样电路、单片机、PWM发生器以及充电开关管。
优选的是，所述蓄电池接口电路模块包括电压检测电路，用于检测蓄电池的输出电压。
优选的是，所述电流稳定电路模块为稳流器。
优选的是，所述提醒模块包括指示灯或蜂鸣器。
本实用新型的有益效果是，上述一种适用于太阳能发电的电流保护控制器，可以准确地判断太阳能电池板到本体控制箱、蓄电池到本体控制箱和负载到本体控制箱这三个电流回路内是否存在短路或者开路故障。当发生短路或者开路故障时，通过指示灯和蜂鸣器发出提醒，提醒工作人员检查相关回路；并且通过内设的PWM充电电路模块，可以实现高质量的蓄电池充电，维护蓄电池的使用寿命。通过稳流器，使得太阳能电池板在正常波动范围内能够稳定供给负载和蓄电池的电流，提高了控制器整体的稳流性能，使负载和蓄电池安全稳定运行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型适用于太阳能发电的电流保护控制器与太阳能电池板、蓄电池和负载的连接示意图；
图2为本实用新型所述适用于太阳能发电的电流保护控制器的结构示意图；
图3为本实用新型所述适用于太阳能发电的电流保护控制器的外观结构示意图；
图4为本实用新型所述适用于太阳能发电的电流保护控制器的PWM充电电路模块的电路原理示意图。
图中：
1.电流传感器 2.电流监测模块 3.提醒模块 4.切换控制开关 5.蓄电池接口电路模块 6.电流稳定电路模块 7.蜂鸣器
具体实施方式
如图1所示，一种适用于太阳能发电的电流保护控制器，包括电流传感器1和本体控制箱，将电流传感器1分别安装在太阳能电池板到本体控制箱的电流回路、蓄电池到本体控制箱的电流回路和负载到本体控制箱的电流回路中，测量电流回路中的实时电流信息，将电流回路中的实时电流信息传送给本体控制箱。具体来说，本体控制箱设置若干组电路信号采集端口，电流传感器通过信号线连接该本体控制箱的电流信号采集端口。电流传感器1可以是电流互感器。
本体控制箱还包括蓄电池电缆接口、太阳能电池板电缆接口、负载电缆接口，分别用于通过多芯电缆连接蓄电池、太阳能电池板以及负载。本体控制箱控制太阳能电池板对蓄电池的充电以及对负载的供电，以及控制蓄电池对负载的供电。
参见图2，所述本体控制箱内部还包括：电流监测模块2、提醒模块3、切换控制开关4和蓄电池接口电路模块5、电流稳定电路模块6。
电流传感器1连接电流监测模块2，测量的电流回路中的实时电流信息传送给电流监测模块2。
提醒模块3与电流监测模块2连接，当电流监测模块2监测到任何一个回路电流波动过大、短路、断路时，即控制提醒模块3发出警报，提示工作人员或者用户，提醒模块3可以是蜂鸣器7，或者也可以采用LED显示灯。
切换控制开关4与电流监测模块2连接，切换控制开关4可以在电流监测模块2的指示控制下，控制太阳能电池板到本体控制箱、蓄电池到本体控制箱、负载到本体控制箱三个回路的通断；从而接通或断开蓄电池与负载之间的电连接，或者接通或断开太阳能电池板与负载之间的电连接，或者接通或断开太阳能电池板与蓄电池之间的电连接。电流波动主要来源于太阳能电池板；当电流波动过大时，切换控制开关4可以中断太阳能电池板对负载的供电以及对蓄电池的充电，而转为用蓄电池对负载供电。
切换控制开关4还连接电流稳定电路模块6，并且可以在电流监测模块2的控制下，将该电流稳定电路模块6串接至太阳能电池板与负载，或者串接在太阳能电池板与蓄电池之间。当电流监测模块2监测到太阳能电池板输出电流存在波动，但波动幅度尚不需要中断输出之时，则选择将太阳能电池板的输出电流先通过电流稳定电路模块6进行稳流，然后再提供给负载进行供电，或者提供给蓄电池进行充电。该电流稳定电路模块6可以采用稳流器，本实施例采用YS-U65S型稳流器。
蓄电池接口电路模块5连接蓄电池电缆接口，用于对蓄电池的充放电进行控制。蓄电池接口电路模块5包括PWM充电电路，太阳能电池板先连接PWM充电电路，然后再与蓄电池相连进行充电；PWM充电电路通过PWM调制防止过充电。控制蓄电池的充电方式。PWM充电电路的结构如图4所示，包括电压采样电路、单片机、PWM发生器以及充电开关管。电压采样电路连接蓄电池电缆接口，采样蓄电池两端的电压；单片机根据电压采样电路所采样的电压，决定PWM脉宽，并向PWM发生器输出相应的控制信号；PWM发生器根据该控制信号，输出对应脉宽的方波信号，控制充电开关管的通断，从而控制太阳能电池板对蓄电池的充电和断电间隙的时长。
蓄电池接口电路模块5还包括电压检测电路，用于检测蓄电池的输出电压；当蓄电池输出电压过高，则蓄电池接口电路模块5完全停止对蓄电池的充电，以避免过充电；当蓄电池输出电压过低，则蓄电池接口电路5完全停止蓄电池的对外送电，以避免过放电。
图3为本实用新型所述适用于太阳能发电的电流保护控制器的外观结构示意图；
本实用新型的实施过程：电流监测模块2可以准确地判断太阳能电池板到本体控制箱、蓄电池到本体控制箱和负载到本体控制箱这三个电流回路内是否存在电流波动过大、短路或者开路故障。当发生电流波动过大、短路或者开路故障时，通过指示灯和蜂鸣器发出提醒，提醒工作人员检查相关回路；并且通过内设的PWM充电电路模块，可以实现高质量的蓄电池充电，维护蓄电池的使用寿命。通过稳流器，使得太阳能电池板在正常波动范围内能够稳定供给负载和蓄电池的电流，提高了控制器整体的稳流性能，使负载和蓄电池安全稳定运行。
电流回路发生短路时，回路电流会突然增大，而电流回路发生开路时，回路中的电流会突然降为零。当实时电流信息与程序中预先设定的判断逻辑相符合时，计算模块2发出命令，接通提醒模块3，提醒模块3内有指示灯6和蜂鸣器7，使指示灯6点亮，使蜂鸣器7发声，提醒工作人员检查相关回路，做好防范措施和处理工作，避免了故障的进一步扩大，以及对太阳能电池板、控制器和蓄电池的进一步损坏。
电源模块5上连接有滤波方式为电流型的PWM充电电路模块，可以根据电池特性的不同修改输出不同类型的电流，提升了对不同特性电池的适应性，可以实现高质量的蓄电池充电，维护蓄电池的使用寿命。PWM充电电路模块的输入端和公共端分别与电源模块5的正负极相连，PWM充电电路模块的输出端和公共端通过电流传感器后，分别与蓄电池正负极相连。通过调节D0、A0和A1管脚的高低电平，即可以改变芯片8255的工作方式，进而改变PWM充电电路模块的输出电流类型，实现控制蓄电池的充电方式的目的。
电源模块5上连接有型号为YS-U65S的稳流器模块，稳流器模块通过电流传感器后，与负载相连，稳流器模块接收来自电源模块5的电流，并将电流稳定后供给负载，提高了控制器整体的稳流性能，使负载安全稳定运行。
以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
Claims (5)
1.一种适用于太阳能发电的电流保护控制器，其特征在于：包括电流传感器和本体控制箱；所述电流传感器分别安装在太阳能电池板到本体控制箱的第一电流回路、蓄电池到本体控制箱的第二电流回路和负载到本体控制箱的第三电流回路中，测量电流回路中的实时电流信息，将电流回路中的实时电流信息传送给本体控制箱；电流传感器通过信号线连接该本体控制箱的电流信号采集端口；
所述本体控制箱包括：蓄电池电缆接口、太阳能电池板电缆接口、负载电缆接口，分别用于通过多芯电缆连接蓄电池、太阳能电池板以及负载；
所述本体控制箱内部还包括：电流监测模块、提醒模块、切换控制开关和蓄电池接口电路模块、电流稳定电路模块；
电流传感器连接电流监测模块，电流传感器测量的电流回路中的实时电流信息传送给电流监测模块；
所述提醒模块与所述电流监测模块连接，用于在电流监测模块监测到第一至第三电流回路的任何一个发生电流波动过大、短路或断路时发出警报；
所述切换控制开关与所述电流监测模块连接，在电流监测模块的命令下，控制太阳能电池板到本体控制箱、蓄电池到本体控制箱、负载到本体控制箱三个回路的通断，以及接通或断开蓄电池与负载之间的电连接，或者接通或断开太阳能电池板与负载之间的电连接，或者接通或断开太阳能电池板与蓄电池之间的电连接；
所述切换控制开关还连接所述电流稳定电路模块，并且可以在电流监测模块的控制下，将该电流稳定电路模块串接至太阳能电池板与负载，或者串接在太阳能电池板与蓄电池之间；
所述蓄电池接口电路模块连接蓄电池电缆接口，用于对蓄电池的充放电进行控制。
2.根据权利要求1所述的电流保护控制器，其特征在于：所述蓄电池接口电路模块包括PWM充电电路；所述PWM充电电路连接太阳能电池板与蓄电池；PWM充电电路包括：电压采样电路、单片机、PWM发生器以及充电开关管。
3.根据权利要求2所述的电流保护控制器，其特征在于：所述蓄电池接口电路模块包括电压检测电路，用于检测蓄电池的输出电压。
4.根据权利要求3所述的电流保护控制器，其特征在于：所述电流稳定电路模块为稳流器。
5.根据权利要求4所述的电流保护控制器，其特征在于：所述提醒模块包括指示灯或蜂鸣器。
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