清华阳光太阳能热水器一种太阳能光伏控制器的制作方法

专利名称：一种太阳能光伏控制器的制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能光伏领域，具体涉及一种性能稳定可靠的太阳能光伏控制器。
背景技术：
太阳能光伏照明技术最近几年在道路照明领域得到了广泛的推广和应用，受到了极大的关注，光伏照明装置已经广泛应用在“村村通电”、“乡乡通电”、“城市亮化”、“社会主义新农村建设”等工程建设中，为缺点、少电地区的群众送去光明，为城乡节约能源、美化环境作出贡献。但是由于关键技术存在缺陷，盲目上马，频频出现的质量事故，又给产业发展造成很大的阻力。控制器作为太阳能光伏照明中关键的一部分，对光源、蓄电池、太阳能电池的使用寿命都有很大的影响。光源的损坏往往产生于控制器，旧的蓄电池或者放电快要结束的蓄电池的负载能力都比较差，电光源的启动电流往往是工作电流的10-20倍，太阳能网，过大峰值的电流会让蓄电池的端电压迅速下降到放电截止电压以下，控制器保护功能开始作用，蓄电池开始恢复性升压，如果控制器的回差设计得不合理，电光源将又开始启动，这样反复启动、 闪烁，如果光源不是LED，其他光源都会加速损坏。合理控制蓄电池放电保护的回差电压值是一个比较复杂的问题，这是因为蓄电池的参数在整个使用寿命期间是一个变量，无论是充放电效率还是蓄电池的内阻、新旧之间相差甚远。控制器承担着保护蓄电池既不能够过充电也不能够过放电的任务，并且是在整个太阳能光伏系统的使用期间内，不能够有一次误动作，一次失误就有可能造成整个太阳能路灯的损坏。另外，不同的温度条件下，过充电、过放电的电压控制点是不一样的，这一点也需要控制器来补偿。为了控制太阳能电池不对蓄电池过充电，通常是在蓄电池充满电以后将太阳能电池断开或者是将太阳能电池的正负极直接短路。对于小型光伏控制器，为了电路简单，经常采用正负极直接短路的方法，但是，如果太阳能电池本身有瑕疵，过大的短路电流长时间工作就会让太阳能电池损坏。

发明内容
为解决现有太阳能光伏系统中控制器设计不合理导致光源、蓄电池、太阳能电池寿命不长的缺点，本发明提出了一种性能稳定、安全可靠的太阳能光伏控制器。为了实现上述技术目的，本发明所述控制器包括单片机，电源和复位模块，太阳能电池电压采样模块，蓄电池电压电流采样模块，温度采样模块，光强采样模块，输出驱动模块，充电控制模块，放电控制模块，时钟电路模块。控制器通过各种采样模块对光伏系统运行情况和环境状况进行检测，包括光强、温度、太阳能电池电压、充电电流、蓄电池电压和蓄电池温度等，并最终完成控制器具有的控制和保护功能。如过充电和过放电保护、负载过流及短路保护、过压保护、防反充功能等。所述电压采集模块采用电阻分压方法来采集电压，并使用线性光电耦合器将单片机和太阳能电池阵列、蓄电池等电气隔离。所述电流采集模块采用电流输出型霍尔电流传感器来直接采集电流，然后进行分压、分流、滤波、跟随等一系列调整，最终将采样的电流数据输入到单片机中。所述蓄电池温度采样模块采用集成式温度传感器来采集蓄电池温度。所述光强采集模块，太阳能门户，根据太阳光光强和太阳能电池的短路电流成正比的理论，采用小电流传感器检测一小片太阳能电池短路电流的方法来采集太阳能电池阵列的光强。所述充电控制模块，采用能够独立调节上下门限的电压回差比较电路。所述放电控制模块，采用能够独立调节上下门限的反相电压回差比较电路。


图1为本发明所述一种太阳能光伏控制器的结构框图。图2为本发明所述电压采集模块的电路示意图。图3为本发明所述温度采集模块的电路示意图。图4为本发明所述充电控制模块的电路示意图。图5为本发明所述放电控制模块的电路示意图。图中1.单片机，2.电源和复位模块，3.太阳能电池电压采样模块，4.蓄电池电压、电流采样模块，5.温度采样模块，6.光强采样模块，7.输出驱动模块，8.充电控制模块， 9.放电控制模块，10.时钟电路模块，Rl R18.电阻，Cl C4.电容，Pl P4.运算放大器，Ll L4. 二极管，Si.集成式温度传感器，Ml.光电耦合器。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的说明。图1中，单片机⑴为整个控制器的核心，电源和复位模块⑵与时钟电路模块 (10)为单片机(1)提供能量与系统支持，太阳能电池电压采样模块(3)、蓄电池电压电流采样模块G)、温度采样模块(5)、光强采样模块(6)为单片机(1)的决策提供数据来源，光伏发电网，单片机⑴的决策结果由输出驱动模块⑵来分派，具体由充电控制模块⑶和放电控制模块 (9)来执行。图2中，该电压采集模块由电阻(R1)，电阻(R2)，电阻(R3)，电容(Cl)，运算放大器(Pl)，运算放大器(P》和光电耦合器(Ml)组成。作为优选，光电耦合器(Ml)可以选择线性光电耦合器L0C110型芯片，运算放大器(Pl)、(P2)为LM358型芯片。图3中，该温度采集模块由电阻(R4)，电阻(R5)，电阻(R6)，电阻(R7)，电阻(R8)， 电阻(R9)，太阳能电池板，电阻(RlO)，二极管(Li)，二极管(L2)，集成式温度传感器(Si)，运算放大器 (P3)组成，其中电阻(R6)，电阻(R7)，电阻(R9)为可变式电位器，作为优选，集成式温度传感器(Si)可选择AD590型传感器，运算放大器(P； )可选择LM358型运算放大器芯片。图4中，充电控制模块由电阻(Rll)，电阻(R12)，电阻(R13)，电阻(R14)，电容 (C2)，二极管(L3)，运算放大器(P4)组成。其中二极管(U)为限流二极管。图5中，放电控制模块由电阻(R15)，电阻(R16)，电阻(R17)，电阻(R18)，电容 (C3)，电容(C4)，二极管(L4)，运算放大器(P5)，运算放大器(P6)组成。其中二极管(L4) 为限流二极管。
以上是对本发明的说明而非限定，基于本发明思想的其他实施方式，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种太阳能光伏控制器，它是这样实现的，其特征是，所述太阳能光伏控制器由单片机，电源和复位模块，太阳能电池电压采样模块，蓄电池电压电流采样模块，温度采样模块， 光强采样模块，输出驱动模块，充电控制模块，放电控制模块，时钟电路模块组成。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏控制器，其特征是，所述太阳能电池电压采样模块采用电阻分压方法来采集电压，并使用线性光电耦合器将单片机和太阳能电池阵列电气隔离。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏控制器，其特征是，所述蓄电池电压电流采样模块中电压采样的方式是采用电阻分压方法来采集电压，并使用线性光电耦合器将单片机和蓄电池电气隔离。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏控制器，其特征是，所述蓄电池电压电流采样模块中电流采样的方式是采用电流输出型霍尔电流传感器来直接采集电流，然后进行分压、分流、滤波、跟随等一系列调整，太阳能门户，最终将采样的电流数据输入到单片机中。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏控制器，其特征是，所述温度采样模块是使用集成式温度传感器来采集蓄电池的温度。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏控制器，其特征是，所述光强采样模块是采用小电流传感器检测一小片太阳能电池短路电流的方法来采集太阳能电池阵列的光强。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏控制器，其特征是，所述充电控制模块是采用能够独立调节上下门限的电压回差比较电路。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏控制器，其特征是，所述放电控制模块是采用能够独立调节上下门限的反相电压回差比较电路。
9.根据权利要求2所述的一种太阳能光伏控制器，其特征是，所述线性光电耦合器是 L0C110型光电耦合器。
10.根据权利要求5所述的一种太阳能光伏控制器，其特征是，所述集成式温度传感器为AD590型集成式温度传感器。
全文摘要
为解决现有太阳能光伏系统中控制器设计不合理导致光源、蓄电池、太阳能电池寿命不长的缺点，本发明提出了一种性能稳定、安全可靠的太阳能光伏控制器。本发明所述控制器包括单片机，电源和复位模块，太阳能电池电压采样模块，蓄电池电压电流采样模块，温度采样模块，光强采样模块，输出驱动模块，充电控制模块，放电控制模块，时钟电路模块。控制器通过各种采样模块对光伏系统运行情况和环境状况进行检测，包括光强、温度、太阳能电池电压、充电电流、蓄电池电压和蓄电池温度等，并最终完成控制器具有的控制和保护功能。如过充电和过放电保护、负载过流及短路保护、过压保护、防反充功能等。
文档编号H02J7/00GK102457208SQ20101050958
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者徐小科 申请人:上海复莱信息技术有限公司