專利名稱：一種太陽能控制器及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能充放電控制處理技術(shù)，尤其是涉及一種放電可調(diào)的太陽能控制器及其實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的太陽能控制器普遍效率低、蓄電池充放電缺少合理保護，使蓄電池壽命縮短，系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，對蓄電池過充保護采用并聯(lián)保護，易燒毀保護管；光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤即MPPT (Maximum Power Point Tracking，最大功率點跟蹤)方法很多，比如導(dǎo)納增量、模糊控制、擾動觀察等，實現(xiàn)起來都相對復(fù)雜，成本相對高。由于LED效率高，能耗小， 光線質(zhì)量好，壽命長，使用安全，綠色環(huán)保，是未來照明發(fā)展趨勢，將取代白熾燈，因此，現(xiàn)有很多的太陽能照明系統(tǒng)都使用LED來取代白熾燈等傳統(tǒng)照明燈具，而點亮LED需要恒流控制，否則壽命大大縮短。但是，現(xiàn)有太陽能控制器在放電照明時，都是以某一設(shè)定的電流恒流輸出，不能自行調(diào)節(jié)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)太陽能控制器在放電照明時，都是以某一設(shè)定的電流恒流輸出，不能自行調(diào)節(jié)的技術(shù)問題，提供了一種太陽能控制器及其實現(xiàn)方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為設(shè)計一種太陽能控制器的實現(xiàn)方法，包括下列步驟根據(jù)蓄電池發(fā)電變量值和蓄電池容量的不同設(shè)置不同等級恒流輸出的亮度等級輸出函數(shù)；時時檢測蓄電池當(dāng)日的發(fā)電變量值和蓄電池容量，獲取發(fā)電變量值和蓄電池容量并存儲所述發(fā)電變量值和蓄電池容量，且對所述發(fā)電變量值和蓄電池容量做邏輯與運算；判斷邏輯與運算結(jié)果是否符合要求，且在符合要求時根據(jù)獲取的發(fā)電變量值和蓄電池容量調(diào)用亮度等級輸出函數(shù)，并使蓄電池根據(jù)所述亮度等級輸出函數(shù)輸出相應(yīng)等級的恒流驅(qū)動LED。
所述亮度等級輸出函數(shù)包括根據(jù)不同時間段設(shè)置不同的亮度等級輸出。
所述太陽能控制器的實現(xiàn)方法還包括一檢測蓄電池是否過放電，且在檢測到過放電時關(guān)閉LED的步驟。
所述發(fā)電變量值為根據(jù)MPPT控制方法檢測到的功率。
本發(fā)明還提供了一種太陽能控制器，所述太陽能控制器包括設(shè)置模塊，其根據(jù)蓄電池發(fā)電變量值和蓄電池容量的不同設(shè)置不同等級恒流輸出的亮度等級輸出函數(shù)；發(fā)電變量值檢測模塊，其時時檢測蓄電池當(dāng)日的發(fā)電變量值和蓄電池容量，獲取發(fā)電變量值和蓄電池容量并存儲所述發(fā)電變量值和蓄電池容量，且對所述發(fā)電變量值和蓄電池容量做邏輯與運算；調(diào)用模塊，其判斷邏輯與運算結(jié)果是否符合要求，且在符合要求時根據(jù)獲取的發(fā)電變量值和蓄電池容量調(diào)用亮度等級輸出函數(shù)，并使蓄電池根據(jù)所述亮度等級輸出函數(shù)輸出相應(yīng)等級的恒流驅(qū)動LED。
所述亮度等級輸出函數(shù)包括根據(jù)不同時間段設(shè)置不同的亮度等級輸出。
所述太陽能控制器還包括一過放電檢測模塊，其檢測蓄電池是否過放電，且在檢測到過放電時關(guān)閉LED。
所述發(fā)電變量值為根據(jù)MPPT控制方法檢測到的功率。
所述太陽能控制器包括用于檢測蓄電池過充的兩串聯(lián)電阻和與所述兩串聯(lián)電阻一端連接的MPPT控制管。
本發(fā)明通過先根據(jù)蓄電池發(fā)電變量值和蓄電池容量的不同設(shè)置不同等級恒流輸出的亮度等級輸出函數(shù)，再時時檢測蓄電池當(dāng)日的發(fā)電變量值和蓄電池容量，獲取發(fā)電變量值和蓄電池容量，然后在驅(qū)動LED時，判斷邏輯與運算結(jié)果是否符合要求，且在符合要求時根據(jù)獲取的發(fā)電變量值和蓄電池容量調(diào)用亮度等級輸出函數(shù)，并使蓄電池根據(jù)所述亮度等級輸出函數(shù)輸出相應(yīng)等級的恒流驅(qū)動LED。


下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，其中 圖1是本發(fā)明太陽能控制器的實現(xiàn)方法的流程圖；圖2是本發(fā)明太陽能控制器的實現(xiàn)方法的一具體實施例流程圖； 圖3是本發(fā)明太陽能控制器的原理圖； 圖4是本發(fā)明太陽能控制器的一具體實施例電路圖。
具體實施方式
請參見圖1。本發(fā)明太陽能控制器的實現(xiàn)方法，包括下列步驟第一步根據(jù)蓄電池發(fā)電變量值和蓄電池容量的不同設(shè)置不同等級恒流輸出的亮度等級輸出函數(shù)。
蓄電池發(fā)電變量值和蓄電池容量可劃分成若干區(qū)間，根據(jù)每一區(qū)間的發(fā)電變量值和蓄電池容量設(shè)置相應(yīng)的亮度等級輸出函數(shù)，以輸出相應(yīng)等級的恒流驅(qū)動LED。亮度等級輸出函數(shù)包括根據(jù)不同時間段設(shè)置不同的亮度等級輸出。
所述蓄電池的發(fā)電變量值為根據(jù)MPPT控制方法檢測到的功率。
發(fā)電變量值的計算方法為從每天早上九點到下午四點，每兩點五分鐘采集一次電壓、電流的乘積，每十分鐘既每四次采集總和再平均，平均后得的值再跟每十分鐘的平均值再次平均，所得的值就是發(fā)電變量值。其算數(shù)表達(dá)式F={[ (ql+q2+q3+q4)/4] + [(ql+q2+q3+q4)/4]+…+ [(ql+q2+q3+q4)/4]}/42，其中，省略號處有 39 個[(ql+q2+q3+q4) /4]這樣的表達(dá)式，q=vXi，q表示功率，ν表示電壓，i表示電流。
第二步時時檢測蓄電池當(dāng)日的發(fā)電變量值和蓄電池容量，獲取發(fā)電變量值和蓄電池容量并存儲所述發(fā)電變量值和蓄電池容量，且對所述發(fā)電變量值和蓄電池容量做邏輯與運算。
所述時時檢測可采用間隔幾分鐘檢測一次來實現(xiàn)。所述邏輯與運算，即只有檢測到的發(fā)電變量值和蓄電池容量的均滿足要求時，才進(jìn)入下一步。發(fā)電變量值和蓄電池容量的具體數(shù)值可根據(jù)具體情況具體設(shè)定。在本具體實施例中，要求蓄電池容量大于IlV時才進(jìn)入下一步。
第三步判斷邏輯與運算結(jié)果是否符合要求，且在符合要求時根據(jù)獲取的發(fā)電變量值和蓄電池容量調(diào)用亮度等級輸出函數(shù)，并使蓄電池根據(jù)所述亮度等級輸出函數(shù)輸出相應(yīng)等級的恒流驅(qū)動LED。
當(dāng)然，所述太陽能控制器的實現(xiàn)方法還可以設(shè)置過放、過充保護。如，設(shè)置一檢測蓄電池是否過放電，且在檢測到過放電時關(guān)閉LED。
請一并參見圖2。該圖為本發(fā)明太陽能控制器的實現(xiàn)方法的一具體實施例流程圖。啟動時，首先初始化，然后檢測是白天還是黑夜，若是白天，則進(jìn)行充電，若是黑夜，則放電輸出。充電時，首先檢測蓄電池的電壓，電壓小于IlV時，調(diào)用PWM預(yù)充子程序預(yù)充；電壓大于11V、小于13. 8V時，調(diào)用PWM均充子程序?qū)π铍姵剡M(jìn)行均充；電壓大于13. 8V小于 15V時，調(diào)用PWM浮充子程序?qū)π铍姵剡M(jìn)行浮充；電壓大于15V時，過充保護啟動，關(guān)閉過充保護管。然后再檢測蓄電池是否過沖，若過充，則調(diào)用過充子程序停止充電，否則，返回檢測步驟。在充電的同時，間隔幾分鐘檢測一次蓄電池當(dāng)日的發(fā)電變量值和蓄電池容量，并獲取當(dāng)日發(fā)電變量和蓄電池容量存儲在EEPROM中，夜間供亮度等級輸出函數(shù)調(diào)用。上述僅僅介紹了數(shù)據(jù)為12V系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實際系統(tǒng)中，是12V和MV自動識別。
放電輸出時，首先檢測蓄電池電壓是否低于11V，若低于11V，則調(diào)用過放子程序關(guān)閉負(fù)載，否則，根據(jù)檢測到的當(dāng)日發(fā)電變量值和蓄電池容量，調(diào)用亮度等級輸出函數(shù)，并使蓄電池根據(jù)所述亮度等級輸出函數(shù)輸出相應(yīng)等級的恒流驅(qū)動LED。在本具體實施例中，亮度等級輸出函數(shù)按照兩個不同的時間段來設(shè)置不同的亮度等級輸出，其包括第一時間段對應(yīng)的第一時段亮度等級輸出和第二時間段對應(yīng)的第二時段亮度等級輸出。即，先調(diào)用亮度等級輸出函數(shù)，使蓄電池按照第一時段亮度等級輸出驅(qū)動LED工作，并在第一時間段的時間結(jié)束后按照第二時間段的第二時段亮度等級輸出驅(qū)動LED工作。然后，檢測蓄電池是否過放，若過放則調(diào)用過放子程序，關(guān)閉LED。否則，調(diào)用延時子程序，延時至待第二時間段時間結(jié)束后關(guān)閉負(fù)載LED。
該具體實施例通過最大功率跟蹤充電方式，和每天檢測發(fā)電變量值和蓄電池容量，來調(diào)用亮度等級輸出函數(shù)，有效地保障每天晚上都能亮燈，實現(xiàn)全年亮燈。
請參見圖3。本發(fā)明太陽能控制器包括依次連接的設(shè)置模塊、發(fā)電變量值檢測模塊和調(diào)用模塊。其中設(shè)置模塊用于根據(jù)蓄電池發(fā)電變量值和蓄電池容量的不同設(shè)置不同等級恒流輸出的亮度等級輸出函數(shù)；所述亮度等級輸出函數(shù)包括根據(jù)不同時間段設(shè)置不同的亮度等級輸出ο
發(fā)電變量值檢測模塊用于時時檢測蓄電池當(dāng)日的發(fā)電變量值和蓄電池容量，獲取發(fā)電變量值和蓄電池容量并存儲所述發(fā)電變量值和蓄電池容量，且對所述發(fā)電變量值和蓄電池容量做邏輯與運算；所述發(fā)電變量值為根據(jù)MPPT控制方法檢測到的功率。
調(diào)用模塊用于判斷邏輯與運算結(jié)果是否符合要求，且在符合要求時根據(jù)獲取的發(fā)電變量值和蓄電池容量調(diào)用亮度等級輸出函數(shù)，并使蓄電池根據(jù)所述亮度等級輸出函數(shù)輸出相應(yīng)等級的恒流驅(qū)動LED。
所述太陽能控制器還包括一過放電檢測模塊，其檢測蓄電池是否過放電，且在檢測到過放電時關(guān)閉LED。實際上過放電檢測模塊應(yīng)該很少調(diào)用，但是作為系統(tǒng)完整性，也是必須的。
所述太陽能控制器包括用于檢測蓄電池過充的兩串聯(lián)電阻和與所述兩串聯(lián)電阻一端連接的MPPT控制管。
請參見圖4。該圖示出了太陽能控制器的一具體實施例電路圖。
如圖一所示，該電路主要包括蓄電池板PV、防雷器Z、電阻R1、電阻R2、防反充二極管D1、微處理器MCU、MPPT控制管Tl、壓控恒流元件T2、采樣反饋電阻R3、人機對話顯示X、 濾波功放電路和蓄電池。串聯(lián)的電阻R1、電阻R2構(gòu)成的電壓采樣回路并聯(lián)在蓄電池板PV 的兩端，采集的電壓信號送微處理器MCU處理，微處理器MCU定期的主動調(diào)節(jié)PWM的占空比 D，來改變蓄電池對外輸出電流，從而引起蓄電池的對外輸出電壓及負(fù)載特性曲線變化。
本具體實施例采用電壓增量的MPPT尋優(yōu)算法流程，由于在尋優(yōu)過程中不斷調(diào)整參考電壓，因此，蓄電池的工作點始終保持在最大功率點附近。在放電時，通過采樣反饋電阻R3采集信號送微處理器MCU，進(jìn)行差分放大處理，來調(diào)節(jié)LED驅(qū)動所需要的電流，使之恒定在某一電流上。人機界面用數(shù)碼管作橋梁，賦予兩位數(shù)碼管從00到99對應(yīng)的設(shè)置含義。
采用MPPT控制方法后，過充保護采用串聯(lián)保護，不易燒毀保護管，大大提高系統(tǒng)充電效率。在智能模式下，白天微處理器MCU時時檢測當(dāng)日發(fā)電量，并通過片內(nèi)EEPROM每日刷新存儲起來，夜間供亮度等級輸出函數(shù)調(diào)用?？赏ㄟ^自動或者手動設(shè)置來調(diào)節(jié)亮度等級，有多套智能全功率、調(diào)節(jié)功率搭配選擇，基本上能保證全年能正常亮燈。系統(tǒng)還帶多套工作模式，如亮燈時段設(shè)置，有單時段和多時段、全光控、普通等模式。系統(tǒng)用低成本、低功耗的AVR單片機做控制器的主控芯片。
本發(fā)明采用充電效能很高的MPPT控制算法技術(shù)，放電時可調(diào)為數(shù)控恒流源，系統(tǒng)形成一個動態(tài)的閉環(huán)系統(tǒng)。
本發(fā)明通過先根據(jù)蓄電池發(fā)電變量值和蓄電池容量的不同設(shè)置不同等級恒流輸出的亮度等級輸出函數(shù)，再時時檢測蓄電池當(dāng)日的發(fā)電變量值和蓄電池容量，獲取發(fā)電變量值和蓄電池容量，且對所述發(fā)電變量值和蓄電池容量做邏輯與運算，然后在驅(qū)動LED時， 判斷邏輯與運算結(jié)果是否符合要求，且在符合要求時根據(jù)獲取的發(fā)電變量值和蓄電池容量調(diào)用亮度等級輸出函數(shù)，并使蓄電池根據(jù)所述亮度等級輸出函數(shù)輸出相應(yīng)等級的恒流驅(qū)動 LED。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種太陽能控制器的實現(xiàn)方法，其特征在于包括下列步驟根據(jù)蓄電池發(fā)電變量值和蓄電池容量的不同設(shè)置不同等級恒流輸出的亮度等級輸出函數(shù)；時時檢測蓄電池當(dāng)日的發(fā)電變量值和蓄電池容量，獲取發(fā)電變量值和蓄電池容量并存儲所述發(fā)電變量值和蓄電池容量，且對所述發(fā)電變量值和蓄電池容量做邏輯與運算；判斷邏輯與運算結(jié)果是否符合要求，且在符合要求時根據(jù)獲取的發(fā)電變量值和蓄電池容量調(diào)用亮度等級輸出函數(shù)，并使蓄電池根據(jù)所述亮度等級輸出函數(shù)輸出相應(yīng)等級的恒流驅(qū)動LED。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能控制器的實現(xiàn)方法，其特征在于所述亮度等級輸出函數(shù)包括根據(jù)不同時間段設(shè)置不同的亮度等級輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能控制器的實現(xiàn)方法，其特征在于所述太陽能控制器的實現(xiàn)方法還包括一檢測蓄電池是否過放電，且在檢測到過放電時關(guān)閉LED的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能控制器的實現(xiàn)方法，其特征在于所述發(fā)電變量值和蓄電池容量為根據(jù)MPPT控制方法檢測到的功率。
5.一種太陽能控制器，其特征在于所述太陽能控制器包括設(shè)置模塊，其根據(jù)蓄電池發(fā)電變量值和蓄電池容量的不同設(shè)置不同等級恒流輸出的亮度等級輸出函數(shù)；發(fā)電變量值檢測模塊，其時時檢測蓄電池當(dāng)日的發(fā)電變量值和蓄電池容量，獲取發(fā)電變量值和蓄電池容量并存儲所述發(fā)電變量值和蓄電池容量，且對所述發(fā)電變量值和蓄電池容量做邏輯與運算；調(diào)用模塊，其判斷邏輯與運算結(jié)果是否符合要求，且在符合要求時根據(jù)獲取的發(fā)電變量值和蓄電池容量調(diào)用亮度等級輸出函數(shù)，并使蓄電池根據(jù)所述亮度等級輸出函數(shù)輸出相應(yīng)等級的恒流驅(qū)動LED。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能控制器，其特征在于所述亮度等級輸出函數(shù)包括根據(jù)不同時間段設(shè)置不同的亮度等級輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能控制器，其特征在于所述太陽能控制器還包括一過放電檢測模塊，其檢測蓄電池是否過放電，且在檢測到過放電時關(guān)閉LED。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能控制器，其特征在于所述發(fā)電變量值為根據(jù)MPPT控制方法檢測到的功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能控制器，其特征在于所述太陽能控制器包括用于檢測蓄電池過充的兩串聯(lián)電阻和與所述兩串聯(lián)電阻一端連接的MPPT控制管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能控制器的實現(xiàn)方法，旨在提供一種據(jù)當(dāng)日發(fā)電量和蓄電池容量來調(diào)整輸出功率的太陽能控制方法，保證全年每晚亮燈的實現(xiàn)方法，其包括下列步驟根據(jù)蓄電池發(fā)電變量值和蓄電池容量的不同設(shè)置不同等級恒流輸出的亮度等級輸出函數(shù)；時時檢測蓄電池當(dāng)日的發(fā)電變量值和蓄電池容量，獲取發(fā)電變量值和蓄電池容量并存儲所述發(fā)電變量值和蓄電池容量，且對所述發(fā)電變量值和蓄電池容量做邏輯與運算；判斷邏輯與運算結(jié)果是否符合要求，且在符合要求時根據(jù)獲取的發(fā)電變量值和蓄電池容量調(diào)用亮度等級輸出函數(shù)，并使蓄電池根據(jù)所述亮度等級輸出函數(shù)輸出相應(yīng)等級的恒流驅(qū)動LED。本發(fā)明可用于太陽能發(fā)電的太陽能路燈領(lǐng)域。
文檔編號H05B37/02GK102548135SQ20111042049
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者余江, 吳少波, 羅賢春 申請人:深圳市新天光電科技有限公司