CN2459808Y - 一种太阳能发电充放电智能控制器 - Google Patents

一种太阳能发电充放电智能控制器 Download PDF

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Abstract

一种太阳能发电充放电智能控制器,包括充电电路、充电采样电路、放电采样电路、蓄电池端电压采样电路、微处理器、继电器执行电路和负载控制电路。其充电电路设置了直充和恒压浮充两个通路,通过检测充电电流的大小,以及蓄电池状态可自动判断选取合适的充电模式:充电电流大时直充,充电电流小或蓄电池端电压达到预定值时浮充。既提高了充电效率,又解决了防反二极管散热问题。

Description

一种太阳能发电充放电智能控制器
本实用新型涉及对蓄电池的充放电控制，特别是光电板发电对蓄电池的充放电控制。
一般的小型太阳能发电系统，在光电池阵列和蓄电池之间都设置一个防反二极管，目的是防止在夜间和阴雨气候蓄电池向光电池阵列放电，同时可以在外部阵列发生短路时保护蓄电池。然而，防反二极管同时也消耗能量，并且在充电电流较大时容易发热。例如，一个100W的太阳能电源，充电电流为6.5A，硅整流二极管的压降为0.7V，则防反二极管的功耗达4.55W，这对于效率本来就不高的光电转换来说是一种浪费，并且由于功耗大，若散热来好，防反二极管容易损坏。
本实用新型的目的是提出一种能避免上述现有技术所存在问题的太阳能发电充放电智能控制器。
本太阳能发电充放电智能控制器，包括充电电路、充电采样电路、放电采样电路、蓄电池端电压采样电路、微处理器、继电器执行电路和负载控制电路；
所说的充电电路由一个直接充电通路和一个恒压充电通路并联构成，在光电板与蓄电池之间提供充电通路；
所说的充电采样电路接在充电电路上，对流过充电电路的电流检测采样并转换成电压信号，放大后输入到微处理器；
所说的放电采样电路接在蓄电池放电电路上，将蓄电池放电电流转换成电压信号，放大后输入到微处理器；
所说的蓄电池端电压采样电路，将蓄电池端电压变换处理后输入到微处理器；
所说的负载控制电路接在蓄电池负载电路上；
所说的继电器执行电路接在微处理器的输出端，根据微处理器发出的控制信号，控制所说的充电电路的直接充电通路的通断以及负载控制电路的通断。
根据需要，本实用新型还可设置一个报警电路和一个显示电路，将这两个电路分别接在微处理器的输出端，以便提供过载保护报警和蓄电池容量显示功能。
本实用新型所采用的微处理器是本控制器的核心，用于贮存和运行程序，将各采样电路送来的模拟信号转换成数字信号，进行数据运算和分析比较后，向继电器执行电路、报警电路和一个显示电路发出充电通路模式切换、过载保护和报警等各种控制保护和显示信号。
本实用新型由于其充电电路设置了直充和恒压浮充两个通路，通过检测充电电流的大小，以及蓄电池状态可自动判断选取合适的充电模式：充电电流大时直充，充电电流小或蓄电池端电压达到预定值时浮充。在直充状态下，光电板与蓄电池之间仅有一阻值很小的电流采样电阻，所消耗的能量很小，提高了充电效率；而在恒压浮充状态下，由于充电电流小，防反二极管不会发热，从而解决了散热问题。
图1为本太阳能发电充放电智能控制器的电路设置框图；
图2为图1的充电电路的电路模式框图；
图3为本太阳能发电充放电智能控制器的实施方式电路图。
以下结合附图对本实用新型的实施方式作进一步的详细说明：
如图3所示，本实施例包括充电电路1、充电采样电路2、放电采样电路3、蓄电池端电压采样电路4、微处理器5、报警电路6、显示电路7、继电器执行电路8和负载控制电路9。
微处理器5是本控制器的核心，包括微型处理器芯片87LPC767(IC1)、5V三端稳压电源VR2、晶振XT和电容C1和C2构成的振荡电路、电阻R2和按钮开关K3构成的输入电路。微处理器将采样结果与设定值进行比较，P0.7口和P1.0口分别向继电器执行电路8发出充电模式切换控制的过载控制信号，P0.0～P0.3、P1.3、P1.4、P1.6和P1.7口发出显示信号。
充电电路1由直接充电通路和恒压浮充电通路并联而成，其恒压充电通路由一个可端三端稳压器VR1(LM317)和电阻R19、R20以及防反二极管D1构成，该稳压器的输出电压的大小等于浮充电电压值。可调三端稳压器VR1的1脚Vin端为接收光电板充电电流的本充电通路的输入端，3脚Vout端连接到防反二极管D1的正极，防反二极管D1的负极为向蓄电池充电的本充电通路的输出端，R19与R20串联后连接在VR1的1脚Vin端与接地端之间，VR1的2脚GND端连接到R19和R20的连接点；所说的直接充电通路为一个继电器控制开关K1，该开关并联在所说的可调三端稳压器VR1的1脚Vin端与防反二极管D1的负极之间。当微型处理器检测充电电流达到设定值时，微型处理器芯片IC1的I/O口P0.7输出高电平，继电器K1接通，光电板直接向蓄电池充电，控制器处于直接充电模式；当充电电流小于设定值或蓄电池端电压达到过充保护电压时，继电器K1断开，控制器处于恒压浮充电模式。
充电采样电路2由采样电阻R9、IC2B和电阻R10～R13组成的差分放大器构成，采样电阻R9接在充电电路中。本电路将充电电流转换成电压信号并放大后，送微处理器芯片IC1的AD转换口P0.5。
放电采样电路3由采样电阻R14、IC2A和电阻R15～R18组成的差分放大器构成，采样电阻R14接在蓄电池放电电路中。本电路将放电电流转换成电压信号并放大后，送微型处理器芯片IC1的AD转换口P0.6。
电阻R7和R8构成蓄电池端电压采样电路4，将蓄电池端电压分压后送IC1的AD转换口P0.4。
报警电路6由电阻R5、R6、三极管T3和蜂鸣器S组成。
显示电路7包括16×2的点阵字符型液晶显示模块LCD(MCC162)、电阻R1和可变RV1。调节VR1可以改变液晶显示器的对比度。
继电器执行电路8包括二部分。电阻R3、功率管T1、继电器K1和续流二极管D2组成充电模式切换控制部分，继电器K1的闭开状态由IC1的P0.7口决定；电阻R4、功率管T2、继电器K2和续流二极管D3组成负载控制部分，继电器K2的闭开状态由IC1的P0.0口状态决定。
继电器开关K2构成负载控制电路9。当放电电流超过预设值时，继电器执行电路8中的K2动作，切断负载通路，完成过载保护过程。

Claims (3)

1．一种太阳能发电充放电智能控制器，其特征在于包括充电电路(1)、充电采样电路(2)、放电采样电路(3)、蓄电池端电压采样电路(4)、微处理器(5)、继电器执行电路(8)和负载控制电路(9)；
所说的充电电路(1)由一个直接充电通路和一个恒压充电通路并联构成，在光电板与蓄电池之间提供充电通路；
所说的充电采样电路(2)接在充电电路上，对流过充电电路的电流检测采样并转换成电压信号，放大后输入到微处理器(5)；
所说的放电采样电路(3)接在蓄电池放电电路上，将蓄电池放电电流转换成电压信号，放大后输入到微处理器(5)；
所说的蓄电池端电压采样电路(4)，将蓄电池端电压变换处理后输入到微处理器(5)；
所说的负载控制电路(9)接在蓄电池负载电路上；
所说的继电器执行电路(8)接在微处理器(5)的输出端，根据微处理器发出的控制信号，控制所说的充电电路(1)的直接充电通路的通断以及负载控制电路(9)的通断。
2．根据权利要求1所述的太阳能发电充放电智能控制器，其特征在于还具有一个报警电路(6)和一个显示电路(7)，这两个电路分别接在微处理器的输出端。
3．根据权利要求1所述的太阳能发电充放电智能控制器，其特征在于所说的充电电路(1)中，其恒压充电通路由一个可端三端稳压器VR1和电阻R19、R20以及防反二极管D1构成，可调三端稳压器VR1的1脚Vin端为接收光电板充电电流的本充电通路的输入端，3脚Vout端连接到防反二极管D1的正极，防反二极管D1的负极为向蓄电池充电的本充电通路的输出端，R19与R20串联后连接在VR1的1脚Vin端与接地端之间，VR1的2脚GND端连接到R19和R20的连接点；所说的直接充电通路为一个继电器控制开关K1，该开关并联在所说的可调三端稳压器VR1的1脚Vin端与防反二极管D1的负极之间。
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