CS271283B1

CS271283B1 - Connection of self-contained photo-voltaic system's regulator

Info

Publication number: CS271283B1
Application number: CS886284A
Authority: CS
Inventors: Stanislav Ing Csc Baratka; Lubomir Ing Lukac; Michal Ing Csc Ruzinsky; Stanislav Trantalic
Original assignee: Baratka Stanislav; Lubomir Ing Lukac; Michal Ing Csc Ruzinsky; Stanislav Trantalic
Priority date: 1988-09-21
Filing date: 1988-09-21
Publication date: 1990-09-12
Also published as: CS628488A1

Abstract

The solution concerns the connection of an autonomous photovoltaic system regulator. The principle of the solution consists in the fact that the following items are connected between the photovoltaic panel (1), accumulators (2) and the current consumer (14): the temperature sensor (3), measuring element (4), central element and actuating element (5), regulator mode control unit (6), current protection circuit (7), accumulator full charge control circuit (9), regulator mode memory (10), amplifier (11), output control unit (12) and diode (13). The solution can be used for the direct transformation of solar energy to electrical energy.<IMAGE>

Description

Vynález sa týká zapojenia regulátora autonómneho fotovoltického systému při priamej premene slnečnej energie na elektrická energiu.The invention relates to the connection of a regulator of an autonomous photovoltaic system in the direct conversion of solar energy into electricity.

Zapojenia fotovoltických systémov existujúcich v súčasnosti obsahujú v sebe viac-menej zložitý regulátor, pričom princip jeho činnosti spočívá v riadeni nabíjania akumulá- . torových batérií a ich ochran® před spatným vybitím cez fotovoltické panely. Tieto regulátory používajú na odpájanie panelových polí od akumulátorov diody, pričom na nich vznikají) pretekajúcim prúdom značné straty. Při nabíjaní akumulátorového systému dochádza к ohrievaniu elektrolytu a pri silnom nabíjaní к jeho nadměrnému splynovaniu, Čo je pře aplikácie systémov na odlahlých miestach velmi nevýhodné kvóli velkým stratám elektrolytu a tým nevyhnutnosti častej údržby. Ďalší problém vzniká pri možnom skrate v záťaži, kedy by mohlo lahko dójsť к nadměrnému vybitiu a tým zničeniu akumulátorov.The connections of the photovoltaic systems currently in existence contain a more or less complicated regulator, the principle of which is based on the control of battery charging. batteries and their protection® against bad discharge through photovoltaic panels. These controllers use diodes to disconnect the panel arrays from the accumulators, causing significant losses through the current flow. During charging of the accumulator system, the electrolyte is heated and overcharged when it is heavily charged. This is a very disadvantageous quota of large electrolyte losses and thus the necessity of frequent maintenance when applying systems in remote locations. Another problem arises with possible short-circuiting under load, which could easily lead to excessive discharge and thus to the destruction of batteries.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojenie regulátora autonómného fotovoltického systému podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, Že druhý výstup fotovoltického panelu je spojený so zemnou svorkou. Prvý výstup fotovoltického panelu je připojený na prvý vstup bloku prúdovej ochrany a zároveň na druhý vstup ústredného a akčného člena, ktorého prvý vstup je připojený na výstup bloku prúdovej ochrany. Výstup ústredného a akčného člena je spojený so vstupom akumulátorov, ktorých výstup je spojený jednak cez druhý odpor so zemnou svorkou, jednak so vstupom zosilňovača, jednak s třetím vstupom bloku kontroly plného nabitia akumulátorov a jednak so Štvrtým vstupom jednotky riadenia režimu regulátora, ktorej třetí vstup je spojený s druhým vstupom jednotky riadenia výstupu a zároveň s výstupom zosilňovača, pričom druhý vstup jednotky riadenia režimu regulátora je spojený jednak s výstupom snímača teploty, jednak s prvým vstupom meriacieho člena a jednak s prvým vstupom bloku kontroly plného nabitia akumulátorov, ktorého výstup je připojený na prvý vstup pamati režimu regulátora, ktorej druhý vstup je spojený s výstupom bloku kontroly silného vybitia akumulátorov a ktorej výstup je spojený s výstupom jednotky riadenia režimu regulátora a zároveň s druhým vstupom meracieho člena, ktorého třetí vstup je spojený s prvým vstupom riadiacej jednotky so vstupom akumulátorov, so vstupom bloku kontroly silného vybitia akumulátorov s druhým vstupom bloku prúdovej ochrany, s druhým vstupom jednotky riadenia výstupu, ktorej výstup je cez prvý odpor spojený so zemnou svorkou, pričom so zemnou svorkou je cez diodu spojený aj prvý vstup meracieho člena.These drawbacks are eliminated by the connection of the regulator of the autonomous photovoltaic system according to the invention, which is based on the fact that the second output of the photovoltaic panel is connected to the ground terminal. The first output of the photovoltaic panel is connected to the first input of the current protection block and at the same time to the second input of the central and actuator whose first input is connected to the output of the current protection block. The output of the central and actuator is connected to the input of the accumulators, the output of which is connected via a second resistor to the ground terminal, the amplifier input, the third input of the battery full control block and the fourth input of the controller mode control unit. it is connected to the second input of the output control unit and the output of the amplifier, the second input of the regulator mode control unit being connected to the output of the temperature sensor, the first input of the measuring element and the first input of the battery on the first input of the controller mode memory, the second input of which is connected to the output of the battery discharge control block and the output of which is connected to the output of the regulator mode control unit and the second input of the measuring member; a control unit with a battery input, a battery discharge control input with a second input of the current protection block, a second input of an output control unit, the output of which is connected to the ground terminal via a first resistor, the first terminal connected to the ground terminal measuring member.

Hlavnou výhodou zapojenia podlá vynálezu je, že umožňuje optimálnym spčsobom nielen priamo vyrobenu energiu spotřebovat’, ale i uskladňovat’ v akumulátorech a podTa potřeby ju využívat v lubovolnom čase dfia a noci. Navýše, svojou podstatou zabezpečuje bezporuchová autonómnu Činnost celého systému, čo možno výhodné aplikovat na ťažko dostupných miestach. Přitom ide o ekologicky nezávadný systém slúžiaci na využitie slnečnej energie.The main advantage of the circuitry according to the invention is that it allows in an optimal way not only to directly produce the energy produced but also to store it in accumulators and to use it at any time of day and night. Moreover, by its very nature it ensures trouble-free autonomous operation of the whole system, which can be advantageously applied in hard-to-reach places. This is an environmentally friendly system for the use of solar energy.

Na priloženom výkrese je znázorněná bloková schéma zapojenia regulátora autonómneho fotovoltického systému podlá vynálezu.The accompanying drawing shows a block diagram of an autonomous photovoltaic system controller according to the invention.

Zapojenie podlá vynálezu pozostáva z fotovoltického panela _1, ktorého druhý výstup 12 je spojený so zemnou svorkou a prvý výstup 11 je připojený na druhý vstup 52 ústredného a akčného člena 5^, ktorého výstup 54 je připojený na vstup 21 akumulátora 2 ^a zároveň na prvý vstup 121 jednotky 12 riadenia výstupu, ktorej výstup 123 je cez prvý odpor 14 spojený so zemnou svorkou. Výstup 22 akumulátorov 2 je cez druhý odpor 15 spojený so zemnou svorkou a zároveň je připojený na štvrtý vstup 64 jednotky 6 riadenia režimu regulátora, na vstup 111 zosilňovača 11 a na třetí vstup 83 bloku 2 kontroly plného nabitia akumulátorov 2. Jej druhý vstup 82 je spojený s druhým vstupom'?? bloku ]_ prúdovej ochrany, so vstupom 91 bloku 2 kontroly silného vybitia akumulátorov 2» ^s0 vstupom 21 akumulátorov 2> s třetím vstupom 43 meracieho Člena _4 a s prvým vstupom 61 jednotky jš riadenia režimu regulátora. Jej třetí vstup 63 je spojený s druhým vstupom 122 jednotky 12 riadenia výstupu a s výstupom 112 zosilňovača 11 a jej druhý vstup 62 je připojený na prvý vstup 41 meracieho člena 4^, prvý vstup 81 bloku 2 kontroly plného nabitia akumulátorov 2 a na výstup 22 snímača 2 teploty, ktorého vstup 31 je cez diodu 13 spojený so zemnou svorkou. VýstupThe circuit according to the invention consists of a photovoltaic panel 1, the second output 12 of which is connected to the ground terminal and the first output 11 is connected to the second input 52 of the central and actuator 5, whose output 54 is connected to the input 21 of the accumulator 2 ^and 121 of the output control unit 12, whose output 123 is connected to the ground terminal via a first resistor 14. The output 22 of the batteries 2 is connected to the ground terminal via a second resistor 15 and is also connected to the fourth input 64 of the controller mode control unit 6, to the input 111 of the amplifier 11 and to the third input 83 of the battery full control 2. connected to the second input '?? block] _ current protection, with input control 91 block 2 strong battery discharge 2 ^»s0 input 21 Battery 2> with a third input 43 of the measuring member 4 and the first inlet 61 units JŠ management mode controller. Its third input 63 is connected to the second input 122 of the output control unit 12 and the output 112 of the amplifier 11, and its second input 62 is connected to the first input 41 of the metering member 4, the first input 81 of the battery full control 2. 2, the input 31 of which is connected via a diode 13 to a ground terminal. Output

CS 271 283 B1 bloku 2 kontroly plného nabitia akumulátorov 2 J^e připojený na prvý vstup 101 památi 10 režimu regulátora, ktorej druhý vstup je spojený s výstupom 92 bloku kontroly silného vybitia akumulátorov 2 ^a ktorej výstup 103 je spolu s výstupom 65 jednotky 2 řiadenia režimu regulátora připojený na druhý vstup 42 meracieho člena 4.. Výstup meracieho člena £ je připojený na prvý vstup 51 ústredného a akčného člena £, ktorého třetí vstup 53 je připojený na výstup 73 bloku 1_ prúdovej ochrany, ktorého prvý vstup 79 je spojený s prvým výstupom 11 fotovoltického panelu £.CS 271 283 B1 by using two control full battery 2 I ^t is connected to the first input 101 square 10 system controller, whose second input is connected to the output 92 by using the control of a strong discharge battery 2 ^and whose output 103 is with the outlet 65 unit 2 Control of the The output of the metering member 6 is connected to the first input 51 of the central and actuator member 8, the third input 53 of which is connected to the output 73 of the current protection block 7, the first input 79 of which is connected to the first output. 11 of the photovoltaic panel £.

Při popise činností zapojenia podlá vynálezu sa vychádza z východiskového stavu, kedy sú akumulátory 2 vybité a je dostatočný slnečný svit. Za týchto predpokladov sa začnu nabíjaf akumulátory 2 cez ústredný a akčný člen £ z fotovoltického panelu JL. Snímač £ teploty spolu s diodou 13 kontroluje teplotu elektrolytu a při jej zvýšení znižuje prostredníctvom meracieho člena £ nabíjacie napátie o -3,3 mV/^uC. Ak boli akumulátory 2 silné vybité, jednotka 2 řiadenia režimu regulátora dostává z bloku 9 kontroly silného vybitia akumulátorov 2 ^a památi 10 režimu informáciu o stave a nastaví prostredníctvom meracieho člena £ a ústredného a akčného člena £ vyššiu nabíjaciu úroveň 2,45 V/článok akumulátora. Ak dójde v procese nabíjania náhodou ku zamračeniu oblohy, klesne napátie fotovoltického panelu £ pod úroveň napátie akumulátora £. Blok 1_ prúdovej ochrany dá v tomto případe povel ústrednému a akčnému členu £, ktorý odpojí pomocou tranzistoru MOSFET fotovoltický panel £ od akumulátorov £· Při dostatku slnečného svitu sa akumulátory 2 nabíjajú, až dosiahnu plnú kapacitu, o čom dá druhý odpor 15 informáciu bloku 2 kontroly plného nabitia akumulátorov 2· Ten překlopí pamáť 10 režimu regulátora do iného stavu a prostredníctvom jednotky 2 řiadenia režimu regulátora a meracieho člena £ sa zníži nabíjacia úroveň na 2,3 V/článek, čím sa zabráni velkému splynovaniu elektrolytu a tým jeho nadměrnému úbytku. Energiu z akumulátora preberá cez jednotku 12 řiadenia výstupu spotřebič 1£.The description of the wiring operations according to the invention is based on the initial state when the accumulators 2 are discharged and there is sufficient sunlight. Under these conditions, the accumulators 2 start charging via the central and actuating member 6 of the photovoltaic panel. The temperature sensor 6, together with the diode 13, checks the electrolyte temperature and decreases the charging voltage by -3.3 mV / ^u C by increasing the measuring element 6. If the accumulators 2 were heavily discharged, the regulator mode control unit 2 receives high discharge checks from block 9. of the accumulators 2 ^{and the} mode memory 10 and the status information is set by the metering element 6 and the central and actuating element 6 a higher charging level of 2.45 V / battery. If the sky is accidentally clouded in the charging process by accident, the voltage of the photovoltaic panel £ drops below the voltage of the accumulator £. In this case, the current protection block 1 commands the central and actuating element 6 which disconnects the photovoltaic panel 6 from the accumulators 6 by means of a MOSFET. When there is sufficient sunlight, the accumulators 2 charge until they reach full capacity. Full Battery Controls 2 · This swivels the controller mode memory 10 to another state and reduces the charging level to 2.3 V / cell via the controller mode controller 2 and the metering element 6, thus avoiding excessive gasification of the electrolyte and thus excessive loss thereof. The energy from the accumulator is taken over by the output control unit 12 of the appliance 16.

Ak náhodou dójde ku skratu na spotřebiči, druhý odpor 15 dá o tomto stave informáciu zosilňovaču 11 a ten prostredníctvom jednotky 12 řiadenia výstupu odpojí akumulátory 2 od spotrebiča. Jednotka 12 řiadenia výstupu automaticky testuje vo zvolených časových intervaloch, Či je už skrat odstránený. Ak áno, pripája sa znova spotřebič 14 ku akumulátorom 2, čím sa umožní opátovný odběr energie.If by chance a short circuit occurs on the consumer, the second resistor 15 will provide information to the amplifier 11 about this condition, which will disconnect the accumulators 2 from the consumer via the output control unit 12. The output control unit 12 automatically tests at selected time intervals whether the short circuit has already been removed. If so, the appliance 14 is reconnected to the accumulators 2, allowing energy to be recovered.

Zapojenie podlá vynálezu možno využiť při priamej premene slnečnej energie na električku energiu.The wiring according to the invention can be used in direct conversion of solar energy into a tram.

Claims

Connection of the regulator of the autonomous photovoltaic system, characterized in that the second output (12) of the photovoltaic panel (1) is connected to the ground terminal, while the first output (11) of the photovoltaic panel (1) is connected to the first input (71) of the block (7) current protection and second input (52) of the central and actuator (5), whose first input (51) is connected to the output (44) of the measuring member (4) and whose third input (53) is connected to the output (73) of the current protection block, wherein the output (54) of the central and actuator (5) is connected to the input (21) of the accumulators (2), whose output (22) is connected to the ground with the input (111) of the amplifier (11) and with the third input (83) of the block (8) of the battery full control (2) and with the fourth input (64) of the controller (6) (63) is connected to the second input (122) of the unit and (12) an output (112) of the amplifier (11), the second input (62) of the controller (6) of the controller being connected to the output (32) of the temperature sensor (3) and to the first input (41) of the measuring element (4) and firstly with the first input (С1) of the block (8) to control the full charge of the accumulators (2), whose output (84) is connected to the first input (101) of memory (10) the second input (102) is connected to the output (92) of the battery discharge block (9) and the output (103) is connected to the output (65) of the control unit (6) and partly with a second input (42) of the measuring member (4), the third input (43) of which is connected both to the first input (61) of the control unit (6) and to the input (21) of accumulators (2) and (9) of the battery discharge control (2), which is further connected to the second input (72) of the block (7) the second input (02) of the block (8) to control the full charge of the batteries (2) and second input (121) of the output control unit (12), whose output (123) is connected via the first resistor (14) the first input (31) of the measuring member (3) is connected to the ground terminal via a diode (13).