CN216122940U - 一种太阳能智慧路灯控制器用充放电主电路 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能智慧路灯控制器用充放电主电路，包括太阳能电池板，太阳能电池板的正极输出端电性连接有功率开关Q1，功率开关Q1的另一端顺次电性连接有电感L1、超级电容组C1、功率开关Q5，功率开关Q5的另一端电性连接有采样电阻R3和功率开关Q6，功率开关Q6的另一端与太阳能电池板的负极输出端电性连接，本实用新型通过对超级电容组C1搭配合理的稳压、升压结构将来自太阳能电池板不稳定的电能转化成可以对发光二极管LED平稳供电的电能，并设有智能调控和安全保险的元件，实现了太阳能路灯的控制器用的充放电电路能够保证超级电容充放电进行可靠、高效工作并保证照明效果的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能应用技术领域，尤其涉及一种太阳能智慧路灯控制器用充放电主电路。
背景技术
太阳能是取之不尽，用之不竭，清洁无污染并可再生的绿色环保能源。利用太阳能发电，具有无可比拟的清洁性、高度的安全性、能源的相对广泛性和充足性、长寿命以及免维护性等优点，随着人们对环保、节能减排意识的增强，太阳能路灯越来越多地出现在我们身边的道路上。
太阳能路灯通常通过太阳能电池板获取电能，因为太阳能电池板的输出电压容易受到光照、热度等条件的影响，极不稳定，故不可将其直接接于负载两端，通常需要借助充放电装置将太阳能转换的电能储存起来再供给负荷，这个过程需要设置控制器进行调控，现有的充放电装置多为锂电池和铅蓄电池，但是它们具有易着火、使用寿命短等问题，而超级电容作为储能元件，具有允许大电流充放电、寿命长、内阻小等特点，非常适合太阳能路灯的使用场景，为保证超级电容充放电可靠、高效，同时满足照明需求，控制器需要对系统中的电能进行管理，选择合适的充放电电路，配以适合的控制方式，可以有效地提高太阳能的利用率，所以本申请提出一种太阳能智慧路灯控制器用充放电主电路，用以解决上述所提到的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有太阳能路灯的控制器用的充放电电路不能保证超级电容充放电的可靠、高效，并满足照明要求的问题，而提出的一种太阳能智慧路灯控制器用充放电主电路。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种太阳能智慧路灯控制器用充放电主电路，包括太阳能电池板，太阳能电池板的正极输出端电性连接有功率开关Q1，功率开关Q1的另一端顺次电性连接有电感L1、超级电容组C1、功率开关Q5，功率开关Q5的另一端电性连接有采样电阻R3和功率开关Q6，功率开关Q6的另一端与太阳能电池板的负极输出端电性连接，超级电容组C1与电感L1相靠近的一端顺次电性连接有电感L2、瞬态电压抑制二极管D1、发光二极管LED、功率开关Q4和采样电阻R4，采样电阻R4的另一端与功率开关Q5靠近采样电阻R3的一端电性连接，功率开关Q1靠近电感L1的一端电性连接有功率开关Q2，功率开关Q2的另一端和采样电阻R3靠近采样电阻R4的一端电性连接，电感L2靠近瞬态电压抑制二极管D1的一端还电性连接有功率开关Q3，功率开关Q3的另一端和采样电阻R4靠近采样电阻R3的一端电性连接，太阳能电池板的正极输出端顺次电性连接有采样电阻R1和采样电阻R2，采样电阻R2的另一端与太阳能电池板的负极输出端电性连接，采样电阻R3的两端并联有第一信号处理电路，采样电阻R4的两端并联有第三信号处理电路，超级电容组C1的两端并联有第二信号处理电路，第二信号处理电路和第三信号处理电路具有相同的电路结构，第一信号处理电路、第二信号处理电路和第三信号处理电路的输出端电性连接有同一个微控制单元MCU，采样电阻R1靠近采样电阻R2的一端与微控制单元MCU电性连接，功率开关Q1、功率开关Q2、功率开关Q3、功率开关Q4、功率开关Q5和功率开关Q6均与微控制单元MCU电性连接。
优选的，所述太阳能电池板的正极输出端电性连接有瞬态电压抑制二极管D2，瞬态电压抑制二极管D2的另一端与太阳能电池板的负极输出端相电性连接。
优选的，所述微控制单元MCU的型号为STM32F103C8T6。
优选的，所述超级电容组C1的最大电压为DC36V。
优选的，所述超级电容组C1的额定充电电流为20A。
优选的，所述超级电容组C1的额定充电功率为260W。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、太阳能电池板将太阳能转化为电能，电能通过电感L1调整为稳定电压后，向超级电容组C1充电，超级电容组C1内的电能通过电感L2调整为额定电压后向发光二极管LED放电，发光二极管LED工作，路灯亮，充分利用了绿色环保能源，节约经济成本；
2、采样电阻R1、采样电阻R2通过分压方式采集太阳能电池板的输出电压，采样电阻R3采集太阳能电池板的电流，用于计算充电功率、充电电能，并用于最大功率点跟踪MPPT控制，使太阳能电池板以更高的功率向超级电容组C1充电，提高超级电容组C1的充电效率；
3、功率开关Q1和功率开关Q2用作超级电容组C1充电，与电感L1形成升压或降压电路；电感L2和功率开关Q3形成升压电路，供向发光二极管LED，功率开关Q4用来进行发光二极管LED的亮度调节，节省能量，智能路灯受微控制单元智能控制，照明效果好、能源消耗少；
4、功率开关Q6用于防止太阳能电池板正负极接口接反，功率开关Q5用于防止超级电容组C1正负极接口接反，起到保护微控制单元MCU的作用，瞬态电压抑制二极管D2用于钳位太阳能电池板的输出电压，以此来保护微控制单元MCU不受损坏，多重保险措施防止元件损坏，节约维护成本，经久耐用。
本实用新型通过对超级电容组C1搭配合理的稳压、升压结构将来自太阳能电池板不稳定的电能转化成可以对发光二极管LED平稳供电的电能，并设有智能调控和安全保险的元件，实现了太阳能路灯的控制器用的充放电电路能够保证超级电容充放电进行可靠、高效工作并保证照明效果的目的。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种太阳能智慧路灯控制器用充放电主电路的电路元件连接结构示意图。
图2为本实用新型提出的一种太阳能智慧路灯控制器用充放电主电路的第一信号处理电路电路示意图。
图3为本实用新型提出的一种太阳能智慧路灯控制器用充放电主电路的第二信号处理电路电路示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
请参阅图1-3，一种太阳能智慧路灯控制器用充放电主电路，包括包括太阳能电池板，太阳能电池板的正极输出端电性连接有功率开关Q1，功率开关Q1的另一端顺次电性连接有电感L1、超级电容组C1、功率开关Q5，功率开关Q5的另一端电性连接有采样电阻R3和功率开关Q6，功率开关Q6的另一端与太阳能电池板的负极输出端电性连接，超级电容组C1与电感L1相靠近的一端顺次电性连接有电感L2、瞬态电压抑制二极管D1、发光二极管LED、功率开关Q4和采样电阻R4，采样电阻R4的另一端与功率开关Q5靠近采样电阻R3的一端电性连接，功率开关Q1靠近电感L1的一端电性连接有功率开关Q2，功率开关Q2的另一端和采样电阻R3靠近采样电阻R4的一端电性连接，电感L2靠近瞬态电压抑制二极管D1的一端还电性连接有功率开关Q3，功率开关Q3的另一端和采样电阻R4靠近采样电阻R3的一端电性连接，太阳能电池板的正极输出端顺次电性连接有采样电阻R1和采样电阻R2，采样电阻R2的另一端与太阳能电池板的负极输出端电性连接，采样电阻R1、采样电阻R2通过分压方式采集太阳能电池板的输出电压，太阳能电池板的正极输出端电性连接有瞬态电压抑制二极管D2，瞬态电压抑制二极管D2的另一端与太阳能电池板的负极输出端相电性连接，瞬态电压抑制二极管D2用于钳位太阳能电池板的输出电压，以此来保护微控制单元MCU不受损坏，多重保险措施防止元件损坏，节约维护成本，经久耐用，采样电阻R3的两端并联有第一信号处理电路，采样电阻R4的两端并联有第三信号处理电路，超级电容组C1的两端并联有第二信号处理电路，第二信号处理电路和第三信号处理电路具有相同的电路结构，第一信号处理电路、第二信号处理电路和第三信号处理电路的输出端电性连接有同一个微控制单元MCU，采样电阻R1靠近采样电阻R2的一端与微控制单元MCU电性连接，功率开关Q1、功率开关Q2、功率开关Q3、功率开关Q4、功率开关Q5和功率开关Q6均与微控制单元MCU电性连接。
实施例二
请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种太阳能智慧路灯控制器用充放电主电路，包括包括太阳能电池板，太阳能电池板的正极输出端电性连接有功率开关Q1，功率开关Q1的另一端顺次电性连接有电感L1、超级电容组C1、功率开关Q5，超级电容组C1的最大电压为DC36V，超级电容组C1的额定充电电流为20A，超级电容组C1的额定充电功率为260W，太阳能电池板将太阳能转化为电能，电能通过电感L1调整为稳定电压后，向超级电容组C1充电，功率开关Q5的另一端电性连接有采样电阻R3和功率开关Q6，功率开关Q6的另一端与太阳能电池板的负极输出端电性连接，功率开关Q6用于防止太阳能电池板正负极接口接反，功率开关Q5用于防止超级电容组C1正负极接口接反，超级电容组C1与电感L1相靠近的一端顺次电性连接有电感L2、瞬态电压抑制二极管D1、发光二极管LED、功率开关Q4和采样电阻R4，超级电容组C1内的电能通过电感L2调整为额定电压后向发光二极管LED放电，发光二极管LED工作，路灯亮，充分利用了绿色环保能源，节约经济成本，采样电阻R4的另一端与功率开关Q5靠近采样电阻R3的一端电性连接，功率开关Q1靠近电感L1的一端电性连接有功率开关Q2，功率开关Q1和功率开关Q2用作超级电容组C1充电，与电感L1形成升压或降压电路，功率开关Q2的另一端和采样电阻R3靠近采样电阻R4的一端电性连接，电感L2靠近瞬态电压抑制二极管D1的一端还电性连接有功率开关Q3，功率开关Q3的另一端和采样电阻R4靠近采样电阻R3的一端电性连接，电感L2和功率开关Q3形成升压电路，供向发光二极管LED，功率开关Q4用来进行发光二极管LED的亮度调节，节省能量，智能路灯受微控制单元智能控制，照明效果好、能源消耗少，太阳能电池板的正极输出端顺次电性连接有采样电阻R1和采样电阻R2，采样电阻R2的另一端与太阳能电池板的负极输出端电性连接，采样电阻R3的两端并联有第一信号处理电路，采样电阻R3采集太阳能电池板的电流，采样电阻R4的两端并联有第三信号处理电路，采样电阻R4采集超级电容组C1的放电电流，超级电容组C1的两端并联有第二信号处理电路，第二信号处理电路和第三信号处理电路具有相同的电路结构，第一信号处理电路、第二信号处理电路和第三信号处理电路的输出端电性连接有同一个微控制单元MCU，采样电阻R1靠近采样电阻R2的一端与微控制单元MCU电性连接，功率开关Q1、功率开关Q2、功率开关Q3、功率开关Q4、功率开关Q5和功率开关Q6均与微控制单元MCU电性连接。
工作原理：太阳能电池板将太阳能转化为电能，电能通过电感L1调整为稳定电压后，向超级电容组C1充电，超级电容组C1内的电能通过电感L2调整为额定电压后向发光二极管LED放电，发光二极管LED工作，路灯亮，其中，采样电阻R1、采样电阻R2与微控制单元MCU相连，用于采集太阳能电池板的输出电压，并用于最大功率点跟踪MPPT控制，使太阳能电池板以更高的功率向超级电容组C1充电，提高超级电容组C1的充电效率；功率开关Q1和功率开关Q2用作超级电容组C1充电，与电感L1形成升压或降压电路；电感L2和功率开关Q3形成升压电路，供向发光二极管LED，功率开关Q4用来进行发光二极管LED的亮度调节，节省能量；功率开关Q6用于防止太阳能电池板正负极接口接反，功率开关Q5用于防止超级电容组C1正负极接口接反，保护微控制单元MCU不因反接而损坏，起到保护微控制单元MCU的作用；采样电阻R3两端与MCU相连，采集太阳能电池板的电流，用于MPPT控制；采样电阻R4的两端均与MCU相连，采集超级电容组C1的放电电流，用于计算放电功率；瞬态电压抑制二极管D2用于钳位太阳能电池板的输出电压，以此来保护微控制单元MCU不受损坏。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种太阳能智慧路灯控制器用充放电主电路，包括太阳能电池板，其特征在于，太阳能电池板的正极输出端电性连接有功率开关Q1，功率开关Q1的另一端顺次电性连接有电感L1、超级电容组C1、功率开关Q5，功率开关Q5的另一端电性连接有采样电阻R3和功率开关Q6，功率开关Q6的另一端与太阳能电池板的负极输出端电性连接，超级电容组C1与电感L1相靠近的一端顺次电性连接有电感L2、瞬态电压抑制二极管D1、发光二极管LED、功率开关Q4和采样电阻R4，采样电阻R4的另一端与功率开关Q5靠近采样电阻R3的一端电性连接，功率开关Q1靠近电感L1的一端电性连接有功率开关Q2，功率开关Q2的另一端和采样电阻R3靠近采样电阻R4的一端电性连接，电感L2靠近瞬态电压抑制二极管D1的一端还电性连接有功率开关Q3，功率开关Q3的另一端和采样电阻R4靠近采样电阻R3的一端电性连接，太阳能电池板的正极输出端顺次电性连接有采样电阻R1和采样电阻R2，采样电阻R2的另一端与太阳能电池板的负极输出端电性连接，采样电阻R3的两端并联有第一信号处理电路，采样电阻R4的两端并联有第三信号处理电路，超级电容组C1的两端并联有第二信号处理电路，第二信号处理电路和第三信号处理电路具有相同的电路结构，第一信号处理电路、第二信号处理电路和第三信号处理电路的输出端电性连接有同一个微控制单元MCU，采样电阻R1靠近采样电阻R2的一端与微控制单元MCU电性连接，功率开关Q1、功率开关Q2、功率开关Q3、功率开关Q4、功率开关Q5和功率开关Q6均与微控制单元MCU电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能智慧路灯控制器用充放电主电路，其特征在于，所述太阳能电池板的正极输出端电性连接有瞬态电压抑制二极管D2，瞬态电压抑制二极管D2的另一端与太阳能电池板的负极输出端相电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能智慧路灯控制器用充放电主电路，其特征在于，所述微控制单元MCU的型号为STM32F103C8T6。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能智慧路灯控制器用充放电主电路，其特征在于，所述超级电容组C1的最大电压为DC36V。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能智慧路灯控制器用充放电主电路，其特征在于，所述超级电容组C1的额定充电电流为20A。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能智慧路灯控制器用充放电主电路，其特征在于，所述超级电容组C1的额定充电功率为260W。
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