CN210898622U - 一种太阳能控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能控制器，用于连接控制太阳能板、蓄电池和负载，包括有单片机、检测电路、电源管理电路、充电控制电路和负载控制电路，所述电源管理电路分别连接单片机、检测电路、充电控制电路和负载控制电路以提供电源，单片机分别连接检测电路、充电控制电路和负载控制电路以调节功率；所述单片机芯片的第18引脚连接检测电路和负载控制电路构成太阳能板和蓄电池对负载电能输出控制，所述单片机芯片的第13引脚连接充电控制电路构成对太阳能板对蓄电池的电能输入控制；通过改变场效应管的占空比，影响太阳能板的输出电流、电压；通过单片机的任意输出口输出不同占空比的脉冲波形，从而增大太阳能控制器的输入电压。

Description

一种太阳能控制器

技术领域

本实用新型属于控制器设备技术领域，尤其涉及一种宽电压太阳能控制器。

背景技术

太阳能控制器全称为太阳能充放电控制器，是用于太阳能发电系统中，控制多路太阳能电池方阵对蓄电池充电以及蓄电池给太阳能逆变器负载供电的自动控制设备。它对蓄电池的充、放电条件加以规定和控制，并按照负载的电源需求控制太阳电池组件和蓄电池对负载的电能输出，是整个光伏供电系统的核心控制部分。

太阳能控制系统由太阳能电池板、蓄电池、控制器和负载组成。

太阳能控制器是用来控制光伏板给蓄电池充电，并且为电压灵敏设备提供负载控制电压的装置。它对蓄电池的充、放电条件加以规定和控制，并按照负载的电源需求控制太阳电池组件和蓄电池对负载的电能输出，是整个光伏供电系统的核心控制部分。

它是专为偏远地区的通信或监控设备的供电系统而设计的。控制器的充电控制和负载控制电压完全可调，并可显示蓄电池电压、负载电压、太阳能方阵电压、充电电流和负载电流。

利用蓄电池供电的几乎所有的太阳能发电系统，都极其需要一个太阳能充放电控制器。太阳能充放电控制器的作用在于调节功率，从太阳能电池板输送到蓄电池的功率。蓄电池过冲，至少很显著地降低电池寿命，从最坏的是损坏蓄电池直至它不能够正常使用为止。

太阳能控制器采用高速CPU微处理器和高精度A/D模数转换器，是一个微机数据采集和监测控制系统。既可快速实时采集光伏系统当前的工作状态，随时获得PV站的工作信息，又可详细积累PV站的历史数据，为评估PV系统设计的合理性及检验系统部件质量的可靠性提供了准确而充分的依据。此外，太阳能控制器还具有串行通信数据传输功能，可将多个光伏系统子站进行集中管理和远距离控制。

现有的太阳能控制器存在如下弊端：

1)电压识别范围窄，当使用者需求提高，控制器不兼容，必须更换控制器；

2)控制器输入电压范围小。

实用新型内容

为了解决上述现有技术弊端，本实用新型提供了兼容性强、宽电压输入和PWM和MPPT兼容控制的太阳能控制器。

本实用新型相对于现有技术的创新之处在于：

一种太阳能控制器，用于连接控制太阳能板、蓄电池和负载，包括有单片机、检测电路、电源管理电路、充电控制电路和负载控制电路，所述电源管理电路分别连接单片机、检测电路、充电控制电路和负载控制电路以提供电源，单片机分别连接检测电路、充电控制电路和负载控制电路以调节功率；所述单片机采用芯片U102作为主控芯片，其型号为MC20P24B，所述芯片的第18引脚连接检测电路和负载控制电路构成太阳能板和蓄电池对负载电能输出控制，所述芯片的第13引脚连接充电控制电路构成对太阳能板对蓄电池的电能输入控制；所述充电控制电路包括有集成芯片U2，其型号为LM258，所述芯片U2的第1引脚连接N沟道增强型场效应管Q5、Q9、Q12、Q17和与Q5、Q9、Q12、Q17串联的电阻RL1、RL3、RL5、RL7、RL9，所述N沟道增强型场效应管Q5、Q9、Q12、Q17与N沟道增强型场效应管Q4、Q8、Q11、Q16并联，通过改变场效应管的占空比，来改变通过电阻的平均电流，产生了电流的扰动，影响太阳能板的输出电流、电压；通过控制单片机定时器初值，实现从单片机的任意输出口输出不同占空比的脉冲波形，从而增大太阳能控制器的输入电压。

进一步地，所述检测电路包括有电池电压检测模块、太阳能板电压检测模块、温度检测模块和负载过流检测模块，所述单片机芯片的第12引脚连接电池电压检测模块，所述单片机芯片的第19引脚连接温度检测模块，所述单片机芯片的第17引脚连接太阳能板电压检测模块，所述单片机芯片的第16引脚连接负载过流检测模块。

进一步地，所述充电控制电路还包括有集成芯片U3，其型号为LM358，所述芯片U3的第3引脚串联电阻R22、R56、R23、R20和三极管Q1，从而增大输出电压为12V。

进一步地，所述负载控制电路包括有集成芯片U4，其型号为LM258，所述芯片U4的第1引脚连接电阻R1、三极管Q2、电阻RT1和温度检测模块，从而对负载的温度情况进行检测。

进一步地，所述集成芯片U4的第1引脚还连接二极管D1、电阻R25、三极管Q7、N沟道增强型场效应管Q6、Q10、Q13、Q18，和与N沟道增强型场效应管Q6、Q10、Q13、Q18并联的电阻RL2、RL4、RL6、RL8、RL10，从而控制输出的负载电流电压。

进一步地，所述电源管理电路包括有DC-DC稳压集成电路U，输出一组+5V直流电源给单片机、检测电路、电源管理电路、充电控制电路和负载控制电路。

进一步地，所述太阳能控制器包括有接线端子J2、电源插口CON1、USB1和USB2，所述接线端子J2连接太阳能板、蓄电池和负载，所述电源插口CON1用于接通太阳能控制器的电源，所述USB1和USB2用于连接移动设备。

进一步地，所述太阳能控制器包括有LCD液晶显示屏，其用于显示电池电量和电压。

本实用新型的有益效果在于：

1)充电控制电路中通过改变场效应管的占空比，来改变通过电阻的平均电流，产生了电流的扰动，影响太阳能板的输出电流、电压；通过控制单片机定时器初值，实现从单片机的任意输出口输出不同占空比的脉冲波形，从而增大太阳能控制器的输入电压，进而实现PWM和MPPT兼容控制；

2)所述充电控制电路包括有集成芯片U2，所述N沟道增强型场效应管Q5、Q9、Q12、Q17与N沟道增强型场效应管Q4、Q8、Q11、Q16并联，从而进行电流放大，从而识别高电压。

附图说明

图1为本实用新型的电路框图；

图2为本实用新型的太阳能控制器、太阳能板、蓄电池和负载连接示意图；

图3为本实用新型的单片机电路原理图；

图4为本实用新型的电源管理电路原理图；

图5为本实用新型的充电控制电路和负载控制电路的原理图；

图6本实用新型的电源插口和USB电路原理图；

图7本实用新型的接线端子电路原理图。

图中，A为太阳能控制器，B为太阳能板，C为蓄电池，D为负载，1为单片机，2为检测电路，21为电池电压检测模块，22为太阳能板电压检测模块，23为温度检测模块，24为负载过流检测模块，3为电源管理电路，4为充电控制电路，5为负载控制电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参照图1-7，本实用新型一种太阳能控制器，用于连接控制太阳能板B、蓄电池C和负载D，包括有单片机1、检测电路2、电源管理电路3、充电控制电路4和负载控制电路5，所述电源管理电路3分别连接单片机1、检测电路2、充电控制电路4和负载控制电路5以提供电源，单片机1分别连接检测电路2、充电控制电路4和负载控制电路5以调节功率；所述单片机1采用芯片U102作为主控芯片，其型号为MC20P24B，所述单片机芯片的第19引脚连接检测电路2的温度检测模块23和负载控制电路5构成太阳能板和蓄电池对负载的电能输出控制，所述单片机芯片的第14引脚连接充电控制电路4构成对太阳能板对蓄电池的电能输入控制；所述充电控制电路4包括有集成芯片U2，其型号为LM258，所述芯片U2的第1引脚连接N沟道增强型场效应管Q5、Q9、Q12、Q17和与Q5、Q9、Q12、Q17串联的电阻RL1、RL3、RL5、RL7、RL9，所述N沟道增强型场效应管Q5、Q9、Q12、Q17与N沟道增强型场效应管Q4、Q8、Q11、Q16并联，通过改变场效应管的占空比，来改变通过电阻的平均电流，产生了电流的扰动，影响太阳能板的输出电流、电压；通过控制单片机定时器初值，实现从单片机的任意输出口输出不同占空比的脉冲波形，从而增大太阳能控制器的输入电压。

所述检测电路包括有电池电压检测模块、太阳能板电压检测模块、温度检测模块和负载过流检测模块，所述单片机芯片的第12引脚连接电池电压检测模块，所述单片机芯片的第19引脚连接温度检测模块，所述单片机芯片的第17引脚连接太阳能板电压检测模块，所述单片机芯片的第16引脚连接负载过流检测模块。

所述充电控制电路还包括有集成芯片U3，其型号为LM358，所述芯片U3的第3引脚串联电阻R22、R56、R23、R20和三极管Q1，从而增大输出电压为12V。

所述负载控制电路包括有集成芯片U4，其型号为LM258，所述芯片U4的第1引脚连接电阻R1、三极管Q2、电阻RT1和温度检测模块，从而对负载的温度情况进行检测。

所述集成芯片U4的第1引脚还连接二极管D1、电阻R25、三极管Q7、N沟道增强型场效应管Q6、Q10、Q13、Q18，和与N沟道增强型场效应管Q6、Q10、Q13、Q18并联的电阻RL2、RL4、RL6、RL8、RL10，从而控制输出的负载电流电压。

所述电源管理电路包括有DC-DC稳压集成电路U1，其型号为DC-DCSOP8，输出一组+5V直流电源给单片机、检测电路、电源管理电路、充电控制电路和负载控制电路。

所述太阳能控制器包括有接线端子J2、电源插口CON1、USB1和USB2，所述接线端子J2连接太阳能板、蓄电池和负载，所述电源插口CON1用于接通太阳能控制器的电源，所述USB1和USB2用于连接移动设备。

所述太阳能控制器包括有LCD液晶显示屏，其用于显示电池电量和电压。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种太阳能控制器，用于连接控制太阳能板、蓄电池和负载，其特征在于，包括有单片机、检测电路、电源管理电路、充电控制电路和负载控制电路，所述电源管理电路分别连接单片机、检测电路、充电控制电路和负载控制电路以提供电源，单片机分别连接检测电路、充电控制电路和负载控制电路以调节功率；所述单片机为主控芯片U102，其型号为MC20P24B，所述主控芯片U102的第18引脚连接检测电路和负载控制电路构成太阳能板和蓄电池对负载电能输出控制，所述主控芯片U102的第13引脚连接充电控制电路构成对太阳能板对蓄电池的电能输入控制；所述充电控制电路包括有集成芯片U2，其型号为LM258，所述芯片U2的第1引脚连接N沟道增强型场效应管Q5、Q9、Q12、Q17和与Q5、Q9、Q12、Q17串联的电阻RL1、RL3、RL5、RL7、RL9，所述N沟道增强型场效应管Q5、Q9、Q12、Q17与N沟道增强型场效应管Q4、Q8、Q11、Q16并联，通过改变场效应管的占空比，来改变通过电阻的平均电流，产生了电流的扰动，影响太阳能板的输出电流、电压；通过控制单片机定时器初值，实现从单片机的任意输出口输出不同占空比的脉冲波形，从而增大太阳能控制器的输入电压。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能控制器，其特征在于，所述检测电路包括有电池电压检测模块、太阳能板电压检测模块、温度检测模块和负载过流检测模块，所述芯片U102的第12引脚连接电池电压检测模块，所述芯片U102的第19引脚连接温度检测模块，所述芯片U102的第17引脚连接太阳能板电压检测模块，所述芯片U102的第16引脚连接负载过流检测模块。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能控制器，其特征在于，所述充电控制电路还包括有集成芯片U3，其型号为LM358，所述芯片U3的第3引脚串联电阻R22、R56、R23、R20和三极管Q1，从而增大输出电压为12V。

4.根据权利要求1所述的太阳能控制器，其特征在于，所述负载控制电路包括有集成芯片U4，其型号为LM258，所述芯片U4的第1引脚连接电阻R1、三极管Q2、电阻RT1和温度检测模块，从而对负载的温度情况进行检测。

5.根据权利要求4所述的太阳能控制器，其特征在于，所述集成芯片U4的第1引脚还连接二极管D1、电阻R25、三极管Q7、N沟道增强型场效应管Q6、Q10、Q13、Q18，和与N沟道增强型场效应管Q6、Q10、Q13、Q18并联的电阻RL2、RL4、RL6、RL8、RL10，从而控制输出的负载电流电压。

6.根据权利要求1所述的太阳能控制器，其特征在于，所述电源管理电路包括有DC-DC稳压集成电路U1，输出一组+5V直流电源给单片机、检测电路、电源管理电路、充电控制电路和负载控制电路。

7.根据权利要求1所述的太阳能控制器，其特征在于，所述太阳能控制器包括有接线端子J2、电源插口CON1、USB1和USB2，所述接线端子J2连接太阳能板、蓄电池和负载，所述电源插口CON1用于接通太阳能控制器的电源，所述USB1和USB2用于连接移动设备。

8.根据权利要求1所述的太阳能控制器，其特征在于，所述太阳能控制器包括有LCD液晶显示屏，其用于显示电池电量和电压。

Images