CN210111676U - 一种家用光伏发电控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光伏发电控制技术领域，特别是涉及一种家用光伏发电控制系统。本实用新型包括控制电路、显示电路、保护电路、第一功率驱动电路、整流电路、第一电流采样电路、防雷电路、电池板、蓄电池、温度采集电路、供电电路、第二功率驱动电路、负载、第二电流采样电路等，本实用新型的控制电路包括ARM控制芯片，ARM控制芯片的型号为S3C44B0，S3C44B0芯片采用ARM7TDMI内核，采用嵌入式总线控制结构，性能稳定，只需搭建简单的外围电路即可实现相应功能，本实用新型的稳定性高、寿命长、成本低廉。防雷电路包括双向瞬态抑制二极管，最大击穿电压值为86V，有效地保护了雷电对ARM控制芯片造成的损坏，保护了电路不受损坏。

Description

一种家用光伏发电控制系统

技术领域

本实用新型属于光伏发电控制技术领域，特别是涉及一种家用光伏发电控制系统。

背景技术

太阳能光伏发电控制技术作为利用太阳能的一种方式，随着太阳能技术的飞速发展，为太阳能的光伏利用提供了条件，太阳能发电已成为最重要的能源提供方式。由于太阳能电池组件结构小，简单易安装运输，只需将太阳能电池板放在阳光下，接受阳光的照射即可发电。

现有技术中的家用光伏发电控制系统为了降低成本通常比较简单，通过控制电路、将电池板以及对应模块与负载以及控制模块和蓄电池就进行连接，并进行简单的状态显示，但是这样需要人员持续的进行跟踪，以及时发现系统的运行情况。而且由于及过于简单往往存在性能不稳定，寿命短的问题，所以，现有技术中的家用光伏发电控制系统需要进行改进。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种家用光伏发电控制系统，用于解决现有技术中的家用光伏发电控制系统性能不稳定，寿命短，需要人员持续跟踪的问题。

为解决现有技术问题，本实用新型提供一种家用光伏发电控制系统，包括：控制电路，显示电路，保护电路，第一功率驱动电路，整流电路，一电流采样电路、防雷电路，电池板，蓄电池，温度采集电路，供电电路，第二功率驱动电路，负载，第二电流采样电路，逆变电路，电压采样电路，RS232电路，最大功率跟踪控制电路；

所述控制电路的信号输入端分别与所述电压采样电路、所述最大功率跟踪控制电路、所述供电电路的信号输出端相连接；所述控制电路的信号输出端分别与所述显示电路、所述第一功率驱动电路、所述第二功率驱动电路的信号输入端相连接；

所述保护电路，与所述控制电路通信连接；

所述RS232电路，与所述控制电路通信连接；

所述第一功率驱动电路的信号输出端与整流电路的一个信号输入端相连接，所述整流电路的另一个信号输入端依次通过第一电流采样电路、防雷电路连接电池板的信号输出端，所述整流电路的信号输出端通过蓄电池连接逆变电路的一个信号输入端；

所述第二功率驱动电路的信号输出端与逆变电路的另一个信号输入端相连接，所述逆变电路的信号输出端通过第二电流采样电路连接负载的信号输入端，所述供电电路的信号输入端与温度采集电路的信号输出端相连接。

于本实用新型的一实施例中，所述控制电路包括ARM控制芯片，所述ARM控制芯片的型号为S3C44B0。

于本实用新型的一实施例中，所述第一电流采样电路和第二电流采样电路均包括第一放大器U1A，所述第一放大器U1A的负极信号输入端分别连接第一电阻R1的一端、第四电阻R4的一端、第二电容C2的一端，所述第一放大器U1A的正极信号输入端分别连接第一电容C1的一端、第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端接地，所述第四电阻R4的另一端、第二电容C2的另一端均连接第一放大器U1A的信号输出端。

于本实用新型的一实施例中，所述温度采集电路包括第二放大器U2A和第三放大器U3A，所述第二放大器U2A的正极信号输入端分别连接第三电容C3的一端、第五电阻R5的一端、温度传感器AD590的信号输出端，所述第三电容C3的另一端、第五电阻R5的另一端均接地，所述第二放大器U2A的负极信号输入端分别连接第二放大器U2A的信号输出端、第三放大器U3A的负极电源端以及供电电路的信号输入端，所述第三放大器U3A的正极信号输入端和负极信号输入端均接地，所述第三放大器U3A的信号输出端连接AD823芯片。

于本实用新型的一实施例中，所述保护电路包括第一三极管Q1，所述第一三极管Q1的基极和发射极均连接电源，第一三极管Q1的集电极分别连接第二二极管D2的负极、常闭继电器的衔铁的一端，所述第二二极管D2的正极、常闭继电器的衔铁的另一端均接地，所述常闭继电器的开关的一端与所述控制电路相连接，所述常闭继电器的开关的另一端连接第一二极管D1的正极，所述第一二极管D1的负极分别连接蓄电池和芯片型号为K3273的MOS管的漏极。

于本实用新型的一实施例中，所述供电电路包括芯片型号为LT1117IST的电源转换芯片，所述电源转换芯片的输入端分别连接第四电容C4的一端、第五电容C5的一端以及电源，所述电源转换芯片的输出端分别连接第六电容C6的一端、第七电容C7的一端以及所述控制电路，所述第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端、第六电容C6的另一端、第七电容C7的另一端均接地。

于本实用新型的一实施例中，所述防雷电路包括双向瞬态抑制二极管。

于本实用新型的一实施例中，所述第一功率驱动电路和第二功率驱动电路均为MOS驱动电路。

于本实用新型的一实施例中，所述温度采集电路包括温度采集芯片，所述温度采集芯片的型号为AD590。

于本实用新型的一实施例中，所述最大功率跟踪控制电路包括芯片型号为LTC4015的同步降压型充电器。

如上所述，本实用新型的一种家用光伏发电控制系统，具有以下有益效果：

本实用新型包括控制电路、显示电路、保护电路、第一功率驱动电路、整流电路、第一电流采样电路、防雷电路、电池板、蓄电池、温度采集电路、供电电路、第二功率驱动电路、负载、第二电流采样电路、逆变电路、电压采样电路、RS232电路、最大功率跟踪控制电路，本实用新型的控制电路包括ARM控制芯片，所述ARM控制芯片的型号为S3C44B0，S3C44B0芯片采用ARM7TDMI内核，采用嵌入式总线控制结构，性能稳定，只需搭建简单的外围电路即可实现相应功能，本实用新型的稳定性高、寿命长、成本低廉，且提供高效的双重保障过流检测电路，提高电路的安全性和稳定性。

防雷电路包括双向瞬态抑制二极管，最大击穿电压值为86V，有效地保护了雷电对ARM控制芯片造成的损坏，保护了电路不受损坏。

附图说明

图1显示为本实用新型的一种家用光伏发电控制系统的结构示意图。

图2显示为本实用新型的一种家用光伏发电控制系统的防雷电路电路图。

图3显示为本实用新型的一种家用光伏发电控制系统的电流采样电路的一种实现电路图。

图4显示为本实用新型的一种家用光伏发电控制系统的电流采样电路的另一种实现电路图。

图5显示为本实用新型的一种家用光伏发电控制系统的温度采集电路的电路原理图。

图6显示为本实用新型的一种家用光伏发电控制系统的保护电路的电路原理图。

图7显示为本实用新型的一种家用光伏发电控制系统的供电电路的电路原理图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

参见图1至图7，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，一种家用光伏发电控制系统，包括控制电路1，控制电路1的信号输入端分别与电压采样电路16、最大功率跟踪控制电路18、供电电路11的信号输出端相连接，控制电路1的信号输出端分别与显示电路2、第一功率驱动电路4、第二功率驱动电路12的信号输入端相连接，控制电路1分别与保护电路3、RS232电路17之间双向通信连接，第一功率驱动电路4的信号输出端与整流电路5的一个信号输入端相连接，整流电路5的另一个信号输入端依次通过第一电流采样电路6、防雷电路7连接电池板8的信号输出端，整流电路5的信号输出端通过蓄电池9连接逆变电路15的一个信号输入端，第二功率驱动电路12的信号输出端与逆变电路15的另一个信号输入端相连接，逆变电路15的信号输出端通过第二电流采样电路14连接负载13的信号输入端，供电电路11的信号输入端与温度采集电路10的信号输出端相连接。

本实用新型中的保护电路具体可以为断电保护电路，在控制电路根据温度或者功率驱动电路判断当前温度过高，或者负载较大，电池板工作不正常的情况下，通过保护电路自动断电，从而切断对电池板或者负载的电压，起到保护的作用，该部分通过现有技术实现，本实用新型在此不做具体限定。

如图2所示，本实用新型提供一种具体的防雷电路实现，具体的，防雷电路包括，电池板的第一端与电容C152第一端、第一防雷器YM21的第一端相连；电池板的第二端与电容C153第一端、第二防雷器YM22的第一端相连；电容C152的第二端与电容C153的第二端相连接地、并与第三防雷器YM23的第一端相连，第二防雷器YM22的第二端分别与第一防雷器YM21的第二端、第二防雷器YM22的第二端相连。

本实用新型中，通过整流电路5实现将交流电转换为直流电通过蓄电池进行存储，通过和逆变电路15将直流电转换为交流电供负载进行使用。

具体的，控制电路1是整个家用光伏发电控制系统的控制中枢，用来控制光伏电池组件对蓄电池9的充放电，本实用新型的家用光伏发电控制系统能够保护蓄电池9不发生过放电，过充电，实现剩余容量的控制，同时实现光伏系统的最大功率跟踪，控制电路1包括ARM控制芯片，ARM控制芯片的型号为S3C44B0，S3C44B0芯片采用ARM7TDMI内核，采用嵌入式总线控制结构，性能稳定，只需搭建简单的外围电路即可实现相应功能，S3C44B0芯片决定了光伏系统的使用寿命和可靠性。

如图3所示，图3显示为本实用新型的一种家用光伏发电控制系统的第一电流采样电路和第二电流采样电路的电路原理图，第一电流采样电路6和第二电流采样电路14均包括第一放大器U1A，第一放大器U1A的负极信号输入端分别连接第一电阻R1的一端、第四电阻R4的一端、第二电容C2的一端，第一放大器U1A的正极信号输入端分别连接第一电容C1的一端、第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端接地，第四电阻R4的另一端、第二电容C2的另一端均连接第一放大器U1A的信号输出端。

具体的，在第一电流采样电路6中，第一电阻R1的另一端电流传感器相连，并通过电流传感器将采集到的电流信号至U1A的反向输入端，然后第二电阻R2的另一端连接至预设的参考电流值，在反向输入端的电流大于正向输入端大电流时输出为低电，否则为高电平，第一放大器U1A的信号输出端连接控制电路，或者通过第一放大器U1A的输出电平高低至整流电路5，从而控制整流电路的工作与否，进而进一步提高电路的安全性。

另一方面，如图4所示，电流传感器的输出端分别与电阻R8、电阻R9的一端相连，电阻R8的另一端与MOS管KT2的漏极相连，MOS管KT2的门极通过与电阻R7的一端、三极管KT1的集电极相连，电阻R7的另一端接12V工作电压，三极管KT1的发射极接地，三极管KT1的基极与电阻R6的一端、电阻R5的一端相连，电阻R6的另一端接地，电阻R5的另一端连接至电阻R8的一端。

需要说明的是，当电流传感器采集到的电流静置电阻R8后，根据电压确定MOS管DS两端的压降是否导通，从而确定三极管KT1是否导通，若定MOS管DS两端导通，则控制电路接收到的为低电平，否则，则接收到的是12V的电平，以此，在此判断所采集到的电流值是否超标，和图3所示的实施例能够并列使用，提高电路的稳定性。

在第二电流采样电路14中，第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的另一端均连接逆变电路15的信号输出端，第一放大器U1A的信号输出端连接负载13的信号输入端。

如图5所示，图5显示为本实用新型的一种家用光伏发电控制系统的温度采集电路的电路原理图，温度采集电路10包括第二放大器U2A和第三放大器U3A，第二放大器U2A的正极信号输入端分别连接第三电容C3的一端、第五电阻R5的一端、温度传感器AD590的信号输出端，第三电容C3的另一端、第五电阻R5的另一端均接地，第二放大器U2A的负极信号输入端分别连接第二放大器U2A的信号输出端、第三放大器U3A的负极电源端以及供电电路11的信号输入端，第三放大器U3A的正极信号输入端和负极信号输入端均接地，第三放大器U3A的信号输出端连接AD823芯片。

具体的，第二放大器U2A和第三放大器U3A的型号均为AD823，温度传感器AD590用于采集蓄电池9的温度，用于对蓄电池9进行温度补偿，有效地保护了蓄电池9，保证蓄电池9工作的稳定，延长蓄电池9的使用寿命，温度传感器AD590具有良好的实时性和精确性。

具体的，电压采样电路16包括并联的稳压二极管和电容以及采样电阻，蓄电池9的端电压在充放电过程中，电压是一直变化的，为了准确实时地检测检测蓄电池9的电压，在采样电阻的两端并联了稳压二极管，稳压二极管可以根据电路的实际情况来进行实时调整，并联的电容用于实现实时滤波和降噪功能，确保给输入端口一个稳定的电压值，整个温度采集电路10简单容易实现，能够很好的完成电压检测。

如图6所示，图6显示为本实用新型的一种家用光伏发电控制系统的保护电路的电路原理图，保护电路3包括第一三极管Q1，第一三极管Q1的基极和发射极均连接电源，第一三极管Q1的集电极分别连接第二二极管D2的负极、常闭继电器的衔铁的一端，第二二极管D2的正极、常闭继电器的衔铁的另一端均接地，常闭继电器的开关的一端与控制电路1相连接，常闭继电器的开关的另一端连接第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极分别连接蓄电池和芯片型号为K3273的MOS管的漏极。

具体的，常闭继电器为12V，12A，型号为HHC66A-1Z，当ARM控制芯片检测到电路中的电流或电压存在异常增大，并达到预设的电流、电压上限时，则ARM控制芯片控制常闭继电器的状态由常闭状态变为常开状态，从而保护了蓄电池9和整个家用光伏发电控制系统。

如图7所示，图7显示为本实用新型的一种家用光伏发电控制系统的供电电路的电路原理图。供电电路11包括芯片型号为LT1117IST的电源转换芯片，电源转换芯片的输入端分别连接第四电容C4的一端、第五电容C5的一端以及电源，电源转换芯片的输出端分别连接第六电容C6的一端、第七电容C7的一端以及控制电路1，第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端、第六电容C6的另一端、第七电容C7的另一端均接地。

+5V电源经过芯片型号为LT1117IST的电源转换芯片转换为3.3V电源，供电电路11性能稳定可靠。

防雷电路7包括双向瞬态抑制二极管，第一功率驱动电路4和第二功率驱动电路12均为MOS驱动电路，温度采集电路10包括温度采集芯片，温度采集芯片的型号为AD590，最大功率跟踪控制电路18包括芯片型号为LTC4015的同步降压型充电器，显示电路2可以为液晶显示电路，防雷电路7采用现有技术中的防雷电路结构，包括防雷器。

本实用新型的家用光伏发电控制系统在工作过程中，通过控制电路1来控制光伏电池组件对蓄电池9的充放电，保护着蓄电池9不发生过充电，过放电的现象，通过控制电路1控制最大功率跟踪控制电路18，实现光伏系统的最大功率跟踪，通过电压采样电路16和电流采样电路对电路中的电流值和蓄电池9的端电压进行采样，并将采样信号发送至ARM控制芯片，通过ARM控制芯片计算出实际电流值，在液晶显示屏上进行显示，通过温度采集电路10了解蓄电池9周围的使用环境温度，实现对蓄电池9不同温度控制点的温度补偿，保护电路3保护了蓄电池9和整个家用光伏发电控制系统。

综上，本实用新型的控制电路1包括ARM控制芯片，ARM控制芯片的型号为S3C44B0，S3C44B0芯片采用ARM7TDMI内核，采用嵌入式总线控制结构，性能稳定，只需搭建简单的外围电路即可实现相应功能，本实用新型的稳定性高、寿命长、成本低廉。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种家用光伏发电控制系统，其特征在于，所述系统包括：

控制电路(1)，显示电路(2)，保护电路(3)，第一功率驱动电路(4)，整流电路(5)，一电流采样电路(6)、防雷电路(7)，电池板(8)，蓄电池(9)，温度采集电路(10)，供电电路(11)，第二功率驱动电路(12)，负载(13)，第二电流采样电路(14)，逆变电路(15)，电压采样电路(16)，RS232电路(17)，最大功率跟踪控制电路(18)；

所述控制电路(1)的信号输入端分别与所述电压采样电路(16)、所述最大功率跟踪控制电路(18)、所述供电电路(11)的信号输出端相连接；所述控制电路(1)的信号输出端分别与所述显示电路(2)、所述第一功率驱动电路(4)、所述第二功率驱动电路(12)的信号输入端相连接；

所述保护电路(3)，与所述控制电路(1)通信连接；

所述RS232电路(17)，与所述控制电路(1)通信连接；

所述第一功率驱动电路(4)的信号输出端与整流电路(5)的一个信号输入端相连接，所述整流电路(5)的另一个信号输入端依次通过第一电流采样电路(6)、防雷电路(7)连接电池板(8)的信号输出端，所述整流电路(5)的信号输出端通过蓄电池(9)连接逆变电路(15)的一个信号输入端；

所述第二功率驱动电路(12)的信号输出端与逆变电路(15)的另一个信号输入端相连接，所述逆变电路(15)的信号输出端通过第二电流采样电路(14)连接负载(13)的信号输入端，所述供电电路(11)的信号输入端与温度采集电路(10)的信号输出端相连接。

2.根据权利要求1所述的一种家用光伏发电控制系统，其特征在于：所述控制电路(1)包括ARM控制芯片，所述ARM控制芯片的型号为S3C44B0。

3.根据权利要求2所述的一种家用光伏发电控制系统，其特征在于：所述第一电流采样电路(6)和第二电流采样电路(14)均包括第一放大器U1A，所述第一放大器U1A的负极信号输入端分别连接第一电阻R1的一端、第四电阻R4的一端、第二电容C2的一端，所述第一放大器U1A的正极信号输入端分别连接第一电容C1的一端、第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端接地，所述第四电阻R4的另一端、第二电容C2的另一端均连接第一放大器U1A的信号输出端。

4.根据权利要求3所述的一种家用光伏发电控制系统，其特征在于：所述温度采集电路(10)包括第二放大器U2A和第三放大器U3A，所述第二放大器U2A的正极信号输入端分别连接第三电容C3的一端、第五电阻R5的一端、温度传感器AD590的信号输出端，所述第三电容C3的另一端、第五电阻R5的另一端均接地，所述第二放大器U2A的负极信号输入端分别连接第二放大器U2A的信号输出端、第三放大器U3A的负极电源端以及供电电路(11)的信号输入端，所述第三放大器U3A的正极信号输入端和负极信号输入端均接地，所述第三放大器U3A的信号输出端连接AD823芯片。

5.根据权利要求4所述的一种家用光伏发电控制系统，其特征在于：所述保护电路(3)包括第一三极管Q1，所述第一三极管Q1的基极和发射极均连接电源，第一三极管Q1的集电极分别连接第二二极管D2的负极、常闭继电器的衔铁的一端，所述第二二极管D2的正极、常闭继电器的衔铁的另一端均接地，所述常闭继电器的开关的一端与所述控制电路(1)相连接，所述常闭继电器的开关的另一端连接第一二极管D1的正极，所述第一二极管D1的负极分别连接蓄电池和芯片型号为K3273的MOS管的漏极。

6.根据权利要求5所述的一种家用光伏发电控制系统，其特征在于：所述供电电路(11)包括芯片型号为LT1117IST的电源转换芯片，所述电源转换芯片的输入端分别连接第四电容C4的一端、第五电容C5的一端以及电源，所述电源转换芯片的输出端分别连接第六电容C6的一端、第七电容C7的一端以及所述控制电路(1)，所述第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端、第六电容C6的另一端、第七电容C7的另一端均接地。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的一种家用光伏发电控制系统，其特征在于：所述防雷电路(7)包括双向瞬态抑制二极管。

8.根据权利要求7所述的一种家用光伏发电控制系统，其特征在于：所述第一功率驱动电路(4)和第二功率驱动电路(12)均为MOS驱动电路。

9.根据权利要求8所述的一种家用光伏发电控制系统，其特征在于：所述温度采集电路(10)包括温度采集芯片，所述温度采集芯片的型号为AD590。

10.根据权利要求9所述的一种家用光伏发电控制系统，其特征在于：所述最大功率跟踪控制电路(18)包括芯片型号为LTC4015的同步降压型充电器。

Images