CN208028656U - 基于太阳能供电的不间断辅助电源控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及不间断电源技术领域，是一种基于太阳能供电的不间断辅助电源控制装置，其包括电力输入检测单元、充电电源模块、电源管理模块、蓄电池、逆变电源、电力输出切换开关,电力输入检测单元的输出端分别与电力输出切换开关的第一输入端、充电电源模块的输入端、电源管理模块的输入端电连接，充电电源模块的输出端与电源管理模块的输入端电连接，蓄电池与电源管理模块电连接，电源管理模块的第一输出端与逆变电源的输入端电连接等。本实用新型结构合理而紧凑、便捷小巧且转化效率高，能在市电输入异常的情况下使用太阳能板不间断的给输出端提供稳定电压，可在‑40°C至70°C环境下使用，非常适合在高温、高寒等恶劣环境下使用。

Description

基于太阳能供电的不间断辅助电源控制装置

技术领域

本实用新型涉及不间断电源技术领域，是一种基于太阳能供电的不间断辅助电源控制装置。

背景技术

现有技术的不间断电源都是采用铅酸电池做为储能电池，电池容量小，体积大，质量重，不容易搬运，其电池中存在着大量的铅易造成环境污染，而且普通不间断电源都是市电输入，在突然断电或者电网出现问题的情况下，由电池给负载供电，供电时间很短且电池使用寿命也很短，在长时间停电和电网异常的情况下，无法给用户提供长时间电能。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种基于太阳能供电的不间断辅助电源控制装置，以克服现有技术中的所述缺陷。

发明内容

本实用新型提供了一种基于太阳能供电的不间断辅助电源控制装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有不间断供电电源存在的体积大、不方便携带、对工作环境要求高且无法长时间供电的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种基于太阳能供电的不间断辅助电源控制装置，包括电力输入检测单元、充电电源模块、电源管理模块、蓄电池、逆变电源、电力输出切换开关,电力输入检测单元的输出端分别与电力输出切换开关的第一输入端、充电电源模块的输入端、电源管理模块的输入端电连接，充电电源模块的输出端与电源管理模块的输入端电连接，蓄电池与电源管理模块电连接，电源管理模块的第一输出端与逆变电源的输入端电连接，逆变电源的输出端与电力输出切换开关的第二输入端电连接，电源管理模块的第二输出端与电力输出切换开关的第三输入端电连接。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述电源管理模块包括控制电路、信号发生器电路、PWM调制电路，电力输入检测单元的输出端、充电电源模块的输出端均与控制电路的输入端电连接，蓄电池与控制电路电连接，控制电路的第一输出端与信号发生器电路电连接，信号发生器电路的输出端与PWM调制电路的输入端电连接，PWM调制电路的输出端与逆变电源的输入端电连接，控制电路的第二输出端与电力输出切换开关的第三输入端电连接。

上述逆变电源包括逆变器、高频变压器、低通滤波器和鉴相器，所述逆变器的输入端与PWM调制电路的输出端电连接，逆变器、高频变压器、低通滤波器、鉴相器依序串联连接，鉴相器与电力输出切换开关的第二输入端电连接。

上述电源管理模块还包括报警模块，报警模块与控制电路电连接。

上述蓄电池为硅能电池。

本实用新型结构合理而紧凑、装置小巧、便捷，使用方便且转化效率高，通过电源管理模块控制电力输出切换开关接通市电或蓄电池供电电路，通过电力检测输入单元检测两种充电模式，即采用市电充电或太阳能充电，实现相互补充。在市电输入正常的情况下使用市电来提供正常工作电压，并给用市电或太阳能给蓄电池充电；当市电输入异常的情况下利用太阳能板给蓄电池充电，使用蓄电池不间断的给负载提供稳定电压，实现对负载的不间断供电，供电时间长，供电能力得到有效保障。蓄电池采用新型硅能电池，硅能电池具有安全、省力、简便、高效的特点，可在-40°C至70°C环境下使用，非常适合在高温、高寒等恶劣环境下使用，能适应较为复杂的使用环境。

附图说明

附图1为本实用新型最佳实施例的电路控制框图。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：

如附图1所示，该基于太阳能供电的不间断辅助电源控制装置，包括电力输入检测单元、充电电源模块、电源管理模块、蓄电池、逆变电源、电力输出切换开关,电力输入检测单元的输出端分别与电力输出切换开关的第一输入端、充电电源模块的输入端、电源管理模块的输入端电连接，充电电源模块的输出端与电源管理模块的输入端电连接，蓄电池与电源管理模块电连接，电源管理模块的第一输出端与逆变电源的输入端电连接，逆变电源的输出端与电力输出切换开关的第二输入端电连接，电源管理模块的第二输出端与电力输出切换开关的第三输入端电连接。

实际工作时：首先接入市电和太阳能板电源、电力输出切换开关输出端接负载。电力输入检测单元检测是否有市电和太阳能板电源输入，并将检测信号发送给电源管理模块；电源管理模块根据不同的检测结果做出如下工作流程：

1、如果市电输入和太阳能板电源均正常（市电输入端有电信号、太阳能转换直流电源电压高于14V）：电源管理模块控制电力输出切换开关接通市电输入端与负载的连接并且断开逆变电源与负载的连接，使用市电给负载供电；同时电源管理模块接通太阳能板与蓄电池的连接，使太阳能板电源给蓄电池充电。

2、如果市电输入正常，但由于天气等其他原因影响，导致太阳能板转换电源异常（太阳能转换直流电源电压小于14V）时：电源管理模块控制电力输出切换开关接通市电与负载的连接并断开逆变电源与负载的连接，使市电给负载供电；同时电源管理模块接通充电电源模块与蓄电池的连接，将市电输入端电源经充电电源模块转换成充电电源对蓄电池充电，并切断太阳能板与蓄电池的连接。

3、如果市电异常（如停电等），太阳能板电源正常：电源管理模块控制电力输出切换开关接通逆变电源与负载的连接，使用蓄电池给输出端负载供电，并断开市电输入端与负载的连接，确保逆变电源的输出不受电网影响，并接通太阳能板对蓄电池充电。

4、如果市电异常，太阳能板电源异常：电源管理模块控制电力输出切换开关接通逆变电源与负载的连接，使蓄电池给负载供电，并断开市电输入端与负载的连接，确保逆变电源的输出不受电网影响。

可根据实际需要，对上述基于太阳能供电的不间断辅助电源控制装置作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，电源管理模块包括控制电路、信号发生器电路、PWM调制电路，电力输入检测单元的输出端、充电电源模块的输出端均与控制电路的输入端电连接，蓄电池与控制电路电连接，控制电路的第一输出端与信号发生器电路电连接，信号发生器电路的输出端与PWM 调制电路的输入端电连接，PWM调制电路的输出端与逆变电源的输入端电连接，控制电路的第二输出端与电力输出切换开关的第三输入端电连接。

实际工作时：电力输入检测单元将检测信息传送给控制电路后，控制电路根据检测结果控制电力输出切换开关接通市电输入端或逆变电源与负载的连接。当市电输入端电源异常时，控制电路分别给电力输出切换开关、信号发生器电路信号，电力输出切换开关接通逆变电源与负载的连接，信号发生器电路产生正弦波信号，正弦波信号经过PWM调制电路转化为PWM波形，PWM波驱动逆变电源将蓄电池的直流电转换成输出端所需交流电，给负载供电；当市电输入端正常供电时，控制电路给电力输出切换开关信号接通市电输入端与输出端连接并断开逆变电源与负载的连接，使市电输入端与负载连接，市电直接给输出端负载供电。这里的控制电路可以是微处理器（STM32F103）作为主控制芯片；信号发生器电路可以使用文氏电桥正弦波发生器产生一个正弦波作为逆变器的发生信号；PWM调制电路选用LM311高速电压比较芯片；电力输出切换开关可以是交流继电器开关，其启动信号由市电提供，当没有市电时，开关自动失效，此时常闭开关工作，逆变电源信号输出；当市电正常时，切换开关工作，市电信号输出。

如附图1所示，逆变电源包括逆变器、高频变压器、低通滤波器和鉴相器，所述逆变器的输入端与PWM调制电路的输出端电连接，逆变器、高频变压器、低通滤波器、鉴相器依序串联连接，鉴相器与电力输出切换开关的第二输入端电连接。

在市电输入异常的状况下，逆变器收到PWM调制电路发生的PWM波形，从而驱动逆变电路中的功率管，将蓄电池中的直流电转换为PWM脉冲电流，该脉冲电流经过高频变压器传送到后级升压，再经过低通滤波器转化为正弦半波，经过鉴相器的相位转换成为完整的正弦波，给负载供电。

如附图1所示，电源管理模块还包括报警模块，报警模块与控制电路电连接。控制电路实时监测蓄电池的负荷和容量，一旦出现蓄电池负荷过大或者蓄电池容量过小时，将切断逆变电源与输出端的连接，以确保蓄电池的安全和寿命，并驱动报警模块发出警告信号。

如附图1所示，蓄电池为硅能电池。硅能电池的工作温度区间为-40°C至70°C，非常适合在高温、高寒、风沙大等环境恶劣野外地区使用。

以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (6)

1.一种基于太阳能供电的不间断辅助电源控制装置，其特征在于包括电力输入检测单元、充电电源模块、电源管理模块、蓄电池、逆变电源、电力输出切换开关,电力输入检测单元的输出端分别与电力输出切换开关的第一输入端、充电电源模块的输入端、电源管理模块的输入端电连接，充电电源模块的输出端与电源管理模块的输入端电连接，蓄电池与电源管理模块电连接，电源管理模块的第一输出端与逆变电源的输入端电连接，逆变电源的输出端与电力输出切换开关的第二输入端电连接，电源管理模块的第二输出端与电力输出切换开关的第三输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的基于太阳能供电的不间断辅助电源控制装置，其特征在于电源管理模块包括控制电路、信号发生器电路、PWM调制电路，电力输入检测单元的输出端、充电电源模块的输出端均与控制电路的输入端电连接，蓄电池与控制电路电连接，控制电路的第一输出端与信号发生器电路电连接，信号发生器电路的输出端与PWM 调制电路的输入端电连接，PWM调制电路的输出端与逆变电源的输入端电连接，控制电路的第二输出端与电力输出切换开关的第三输入端电连接。

3.根据权利要求2所述的基于太阳能供电的不间断辅助电源控制装置，其特征在于逆变电源包括逆变器、高频变压器、低通滤波器和鉴相器，所述逆变器的输入端与PWM调制电路的输出端电连接，逆变器、高频变压器、低通滤波器、鉴相器依序串联连接，鉴相器与电力输出切换开关的第二输入端电连接。

4.根据权利要求2或3所述的基于太阳能供电的不间断辅助电源控制装置，其特征在于电源管理模块还包括报警模块，报警模块与控制电路电连接。

5.根据权利要求1或2或3所述的基于太阳能供电的不间断辅助电源控制装置，其特征在于蓄电池为硅能电池。

6.根据权利要求4所述的基于太阳能供电的不间断辅助电源控制装置，其特征在于蓄电池为硅能电池。