專利名稱：智能太陽能光伏電源控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，主要提出一種智能太陽能光伏電源 控制器。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)太陽能發(fā)電的大力推廣應(yīng)用最大的障礙是發(fā)電成本，另外由于 一年中冬天和夏天常規(guī)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量差別很大，再考慮到連續(xù)的陰 雨天氣，使得太陽能光伏電源系統(tǒng)的使用可靠性、實用性、經(jīng)濟性很不合理， 這也是太陽能推廣使用中的一大難題。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型提出一種智能太陽會g光伏電源控制器的目的就在于實現(xiàn)太陽能 電源的各種控制、保護功能及工作模式，實現(xiàn)谷電互補功能，解決太陽能電源 系統(tǒng)的可靠性、實用性、經(jīng)濟性。
本實用新型完成其發(fā)明任務(wù)采用的技術(shù)方案是控制器采用單片機為數(shù)據(jù) 采集、處理、分析、控制輸入和輸出的中心單元；
A、 蓄電池充電電源主要由太陽能電池板供給并設(shè)置有用以防止反充電和過 充的充電控制電路，其主要由MOS功率管Tl、 T2和三極管Q1、 Q2、 Q3及電 壓吸收器TR1組成，充電回路主要由MOS功率管T1、 T2串聯(lián)構(gòu)成，Tl用以 充電控制，T2為防反充控制；單片機輸出接口接充電控制電路并根據(jù)蓄電池電 壓采集電路的輸入的信號控制充電電路關(guān)斷；設(shè)置有蓄電池電壓采集電路，單 片機輸入接口通過電阻R21、 R24分壓采集蓄電池電壓信號；單片機輸出接口 通過串聯(lián)電阻R14連接負載控制保護電路，在蓄電池電壓低于設(shè)定值時輸出信 號關(guān)斷負載工作；
B、 設(shè)置有外部市電轉(zhuǎn)換電路并由單片機控制，即單片機輸出接口連接外部 市電充電電路，在蓄電池電壓低于設(shè)定值并需由外部市電供電時，由單片機輸 出接口輸出信號控制外部市電轉(zhuǎn)換電路開啟；
C、 設(shè)置線性穩(wěn)壓電源電路，蓄電池電壓信號經(jīng)過由電感L4、電容C12、
C2組成的丌型濾波電路滄波后，再經(jīng)三極管Q5、 Q6串聯(lián)電路穩(wěn)壓j^急壓電源， 穩(wěn)壓二極管D7 —端接地， 一端接三極管Q5的基極，穩(wěn)壓三極管Z8接三極管 Q6的基極；
D、 單片機作為脈寬調(diào)制的輸出端口 PWM 口連接到系統(tǒng)充電電路的三極管 Q14發(fā)射極；
E、 單片機輸出端口PLC 口通過串聯(lián)電阻R13接到負載控制電路的MOS 功率管T3的漏極；單片機PLC 口通過檢湖倒的電流信號來判斷負載是否過流， 一旦檢湖倒的電流信號過大，單片機負載電壓檢測輸出端口 LD 口就會立刻發(fā)出 信號關(guān)斷負載，同時14腳發(fā)出信號顯示GLED快閃指示過流狀態(tài)。
本實用新型以單片機為控制核心，實現(xiàn)了太陽能電源的各種控制、保護功 能及工作模式，提高了太陽能電源系統(tǒng)的可靠性、實用性、經(jīng)濟性。

圖1為單片機控制電路電原理圖。
圖2為充電電路電原理圖。
圖3為線性穩(wěn)壓電源控制電路電原理圖。
圖4為負載控制保護電路電原理圖。
圖5為外部市電轉(zhuǎn)換電路電原理圖。
圖6為蓄電池電壓采集電路電原理圖。
圖7為工作模式設(shè)置開關(guān)電原理圖。
圖8為外部接線端子圖。
具體實施方式

結(jié)合附圖對本實用新型控制器加以具體說明-
圖1單片機控制電路由單片機C8051F330器件、電阻、電容、發(fā)光二極管、 端子組成。C4、 C5、 C6、 C10為濾波電容；Ll為雙色發(fā)光二極管DLED，通過 串聯(lián)電阻R1、 R2接到單片機端15腳、16腳，用來作為系統(tǒng)狀態(tài)指示燈；L2 為單綠色發(fā)光二極管GLED，通過串聯(lián)電阻R3接到單片機端14腳，用來作為 光電池充電指示燈；L3為單黃色發(fā)光二極管YLED，通過串聯(lián)電阻R25接到單 片機端17腳，用來作為負載短路故障指示燈；端子J1作為計算機與單片機的
連接端口，單片機7、 8腳分別接入J1接口的7、 4腳，計算IW艦配器接到 Jl，用來向單片機寫Af辨和調(diào)試。
單片機C8051F330器件是完M成的混合信號片上系統(tǒng)型MCU，采用20 引腳雙列直插封裝，其9、 10、 11腳為工作模式設(shè)置端口SW2、 SW1、 SW0， 分別與撥碼開關(guān)3、 2、 l腳相連。
單片機的3腳作為脈寬調(diào)制(PWM)輸出端口PWM口，連接到系統(tǒng)充電 電路的三極管Q14發(fā)射極。單片機采用PWM充電控制方式，極大地提高了充 電效率，有利于延長蓄電池的壽命。
單片機的20腳為電池板電壓檢測輸入端口 PVU 口，連接系統(tǒng)充電電路。 通過電阻R8、 R22分壓，來檢測電池板光照信號，反映了電池板的電壓，同時 也是控制狀態(tài)指示燈的依據(jù)。
單片機的19腳為負載電流檢測輸入端口 PLC 口，通過串聯(lián)電阻R13接到 負載保護電路的MOS功率管T3的漏極。單片機PLC 口通過檢測到的電流信號 來判斷負載是否過流， 一旦檢測到的電流信號過大，單片機負載電壓檢湖懶出 端口 LD 口就會立亥撥出信號關(guān)斷負載，同時14腳發(fā)出信號顯示GLED快閃指 示過流狀態(tài)。
單片機的4腳通過電解電容接到5腳接地端，電解電容作為旁路電容，用 于抗干擾。
單片機的5腳為接地端，6腳為電源端。
圖2充電電路主要由MOS功率管Tl、 T2和普ilH極管Ql、 Q2 、 Q3及 電壓吸收器件TR1組成。其中TR1為雙向瞬態(tài)電壓吸收器件，用于過壓保護； 充電回路主要由MOS功率管Tl、 T2串聯(lián)組成，Tl、 T2均為IRF3205器件， Tl用于充電控制，T2為防反充控制，單片機的12腳為輸出端口 DIODE 口， 通過電阻R17接到充電電路中，當(dāng)蓄電池電壓低時，Tl、 T2均為導(dǎo)通狀態(tài)，電 池M過T1、 T2給蓄電池充電，當(dāng)蓄電池處于浮充狀態(tài)時，Tl以20Hz的頻率 充電。另外，三極管Q3的基極分另嗾電阻R26、 R19起到電池板短斷呆護功能， 一旦電池板短路，則電池板負極電壓升高，Q3導(dǎo)通，T2截止，起到保護作用。
單片機輸出端口對充電電路的控制，是根據(jù)蓄電池電壓狀態(tài)進行的。如圖
6所示，單片機的1腳為蓄電池電壓檢測輸入端口 BATU 口，連接蓄電池電壓 采集電路，通過電阻R21、 R24分壓采集蓄電池電壓信號，來檢測蓄電池電壓 狀態(tài)，根據(jù)檢測到的電壓值判斷是否過充或過放，當(dāng)單片機經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、處 理、分析出蓄電池過充時，就通過輸出端口 LD 口停止充電。如圖4所示，單 片機的2腳輸出端口 LD 口通過串聯(lián)電阻R14接至lj負載檢測電路，控制負載的 通斷。當(dāng)單片機檢測到蓄電池電壓過低時，通過輸出接口使負載關(guān)斷，停止蓄 電池放電。蓄電池電壓采集電路中，二極管D13起至l仮接保護作用，防止單片 機端口燒壞。
圖4負載控制保護電路中，單片機輸出的的電壓信號為高電平，經(jīng)電阻R14 降壓后，Q14, D9分別導(dǎo)通，T3截止，由R13傳輸T3漏極信號，送入單片機 電流檢測端口。其中R12、 R7串聯(lián)接到MOS功率管T3的柵極，主要用于$|{共 T3驅(qū)動信號；另夕卜三極管Q15起到短m護作用；D9是低壓降的肖特基二極 管，用于解除短謝尉戶的作用；R13與C4串鵬到過流保護作用，R13為限流 電阻，C4為濾波電容。
設(shè)置外部市電轉(zhuǎn)換電路，單片機的18腳為交流電充電控制端口 AC《口， 連接外部市電轉(zhuǎn)換電路，用于外部市電轉(zhuǎn)換控制。如圖5所示，當(dāng)蓄電池電壓 低于設(shè)置值(12V)并需要由外部市電充電時，單片機輸出信號(18腳)開啟 用來控制外部市電充電回路開啟。當(dāng)蓄電池電量接近充足，蓄電池達到負充電 狀態(tài)時，單片機控制輸出信號(18腳)關(guān)閉，用來控制外部市電充電回路關(guān)閉。 輸出控制信號由J2位置最終輸出，左端為負極，連接三極管9013的集電極； 右端為正極，連接到蓄電池正極。
圖3所示為線性穩(wěn)壓電源電路，蓄電池電壓信號經(jīng)過由電感L4、電容C12、 C2組成的丌型濾波后，再經(jīng)三極管Q5、 (^6串聯(lián)電路穩(wěn)壓成3.25￥穩(wěn)壓電源。 穩(wěn)壓二極管D7 —端接地， 一端接到三極管Q5的基極，使Q5基極穩(wěn)壓到10V; 穩(wěn)壓三極管Z8接到三極管Q6的基極，禾急壓值為10V; R30、 R31串,到分 壓作用；Cl、 C3、 C7、 C8為濾波電容。線性穩(wěn)壓電源電路采用的是寬輸入、 低靜態(tài)耗電的高效電源電路，控制體機最大耗電可控希依14mA以內(nèi)。這種 寬輸入、低靜態(tài)耗電的線性穩(wěn)壓電源電^i乍為供電電路，滿足12v/24V系統(tǒng)兼 容，降低靜態(tài)耗電的要求。
圖7所示為工作模式設(shè)置開關(guān)，Wl為8421撥碼開關(guān)，有5個引腳。4腳 未用，5腳通過微動開關(guān)連接到單片機13腳，作為開燈時刻的設(shè)置用；1、 2、 3 腳構(gòu)成8種工作模式，包括純光控、計算延時、固定延時、6+1模式、調(diào)試、 通用等工作方式。
圖8為外部接線端子JP1， JP1有6個引腳，分別夕卜接電池板正負極、蓄電 池正負極、負載正負極。其中太陽能電池板白天給蓄電池充電，晚上蓄電池 電量供負載消耗。JP1也可以擴展負載接口，用于同時控制多個負載的開關(guān)狀態(tài)。
權(quán)利要求1、一種智能太陽能光伏電源控制器，其特征是控制器采用單片機為數(shù)據(jù)采集、處理、分析、控制輸入和輸出的中心單元；A、蓄電池充電電源主要由太陽能電池板供給并設(shè)置有用以防止反充電和過充的充電控制電路，其主要由MOS功率管T1、T2和三極管Q1、Q2、Q3及電壓吸收器TR1組成，充電回路主要由MOS功率管T1、T2串聯(lián)構(gòu)成，T1用以充電控制，T2為防反充控制；單片機輸出接口接充電控制電路并根據(jù)蓄電池電壓采集電路的輸入的信號控制充電電路關(guān)斷；設(shè)置有蓄電池電壓采集電路，單片機輸入接口通過電阻R21、R24分壓采集蓄電池電壓信號；單片機輸出接口通過串聯(lián)電阻R14連接負載控制保護電路，在蓄電池電壓低于設(shè)定值時輸出信號關(guān)斷負載工作；B、設(shè)置有外部市電轉(zhuǎn)換電路并由單片機控制，即單片機輸出接口連接外部市電充電電路，在蓄電池電壓低于設(shè)定值并需由外部市電供電時，由單片機輸出接口輸出信號控制外部市電轉(zhuǎn)換電路開啟；C、設(shè)置線性穩(wěn)壓電源電路，蓄電池電壓信號經(jīng)過由電感L4、電容C12、C2組成的丌型濾波電路濾波后，再經(jīng)三極管Q5、Q6串聯(lián)電路穩(wěn)壓成穩(wěn)壓電源，穩(wěn)壓二極管D7一端接地，一端接三極管Q5的基極，穩(wěn)壓三極管Z8接三極管Q6的基極；D、單片機作為脈寬調(diào)制的輸出端口PWM口連接到系統(tǒng)充電電路的三極管Q14發(fā)射極；E、單片機輸出端口PLC口通過串聯(lián)電阻R13接到負載控制電路的MOS功率管T3的漏極。
專利摘要本實用新型屬于太陽能光伏發(fā)電技術(shù)。提出的智能太陽能光伏電源控制器采用單片機為數(shù)據(jù)采集、處理、分析、控制輸入和輸出的中心單元；蓄電池充電電源主要由太陽能電池板供給并設(shè)置有用以防止反充電和過充的充電控制電路；單片機輸出接口接充電控制電路并根據(jù)蓄電池電壓采集電路的輸入的信號控制充電電路關(guān)斷；設(shè)置有蓄電池電壓采集電路；單片機輸出接口通過串聯(lián)電阻R14連接負載控制保護電路；設(shè)置有外部市電轉(zhuǎn)換電路并由單片機控制；設(shè)置線性穩(wěn)壓電源電路；單片機作為脈寬調(diào)制的輸出端口PWM口連接到系統(tǒng)充電電路的三極管Q14發(fā)射極；單片機輸出端口PLC口通過串聯(lián)電阻R13接到負載控制電路的MOS功率管T3的漏極。
文檔編號H02J7/35GK201063455SQ20072009099
公開日2008年5月21日 申請日期2007年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月10日
發(fā)明者何亞輝 申請人:洛陽尚達太陽能技術(shù)有限公司