專利名稱：太陽能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽能發(fā)電系統(tǒng)，具體是一種太陽能控制器。
背景技術(shù)：
太陽能發(fā)電系統(tǒng)的工作原理是以太陽能電池板為能源輸入部分，以蓄電池為能 源儲存部分，使用單片機(jī)為核心做為主控制器實(shí)現(xiàn)充電和放電的控制，來達(dá)到控制本系統(tǒng) 中多個模式的功能。傳統(tǒng)的太陽能控制器存在以下不足由于控制器中需要使用開關(guān)管來 控制太陽能電池板的電流輸送到蓄電池以及蓄電池的電流輸送到負(fù)載，會出現(xiàn)效應(yīng)管發(fā)熱 的現(xiàn)象，輸出的工作效率不高；在實(shí)際工作中，工作人員不小心會將太陽光電池板或蓄電池 的電極反接，此時，一旦設(shè)備啟動，就會將太陽能控制器的元器件燒壞，而傳統(tǒng)的太陽能控 制器，無法避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，從而造成一定的經(jīng)濟(jì)損失；還有的太陽能控制器中的元器 件不符合工業(yè)級的要求，不能保證在寒冷和高溫的情況下，能正常的工作，故整個控制系統(tǒng) 的工作穩(wěn)定性較差；還有些太陽能控制器存在功能單一、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高的缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服上述之不足，本實(shí)用新型目的在于提供一種輸出效率高、性能穩(wěn)定、操作 維護(hù)方便的太陽能控制器。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是太陽能控制器，包括有控制電 路，控制電路包括有主控單元、充電控制單元、升壓控制單元、放電控制單元和穩(wěn)壓控制單 元，主控單元利用升壓控制單元對充電控制單元和放電控制單元進(jìn)行控制，穩(wěn)壓控制單元 為主控單元提供穩(wěn)定的電源，其特征在于所述充電控制單元和放電控制單元中的開關(guān)管 采用IR3205場效應(yīng)管；充電控制單元的電能輸入電路中設(shè)有兩個并聯(lián)的二極管，兩個并聯(lián) 的二極管用以當(dāng)太陽光電池板或蓄電池電極反接時，能有效防止電子元件被燒壞。所述控制電路中還設(shè)有蓄電池低壓檢測單元，蓄電池低壓檢測單元采用 HT7044A-1芯片，HT7044A-1芯片的輸入腳通過1N5819 二極管與蓄電池相連接，輸出腳通過 上拉電阻的方式接到主控單元的單片機(jī)上。所述控制電路中還設(shè)有負(fù)載電流采集單元，負(fù)載電流采集單元中的采集電流用的 電阻為0. 01歐/5W的水泥電阻。所述穩(wěn)壓控制單元采用LM78L05穩(wěn)壓器或HT7550-1穩(wěn)壓器。所述升壓控制單元中的控制芯片采用MC33063A。本實(shí)用新型的有益效果由于充電控制單元的電能輸入電路中設(shè)有兩個并聯(lián)的二 極管，兩個并聯(lián)的二極管用以當(dāng)太陽光電池板或蓄電池電極反接時，能有效防止電子元件 被燒壞；由于各元器件符合工業(yè)級的要求，工作環(huán)境溫度為-40 +85度，可以在寒冷和高 溫的情況下正常工作，從而保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；本控制器具有輸出效率高、結(jié)構(gòu)簡單、便于 操作的特點(diǎn)。以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1為本實(shí)用新型的電原理框圖；圖2為圖1所示的蓄電池低壓檢測單元的電原理圖；圖3為圖1所示的穩(wěn)壓控制單元的電原理圖；圖4為圖1所示的穩(wěn)壓控制單元的另一種電原理圖；圖5為圖1所示的升壓控制單元的電原理圖。圖中1、光伏控制單元；2、主控單元；3、充電控制單元；4、升壓控制單元；5、蓄電 池；6、放電控制單元；7、穩(wěn)壓控制單元；8、蓄電池低壓檢測單元；9、負(fù)載電流采集單元。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，太陽能控制器，包括有控制電路，控制電路是由光伏控制單元1、主控 單元2、充電控制單元3、升壓控制單元4、放電控制單元6和穩(wěn)壓控制單元7構(gòu)成，光伏控制 單元1包括太陽能電池組件和光照度采樣單元，太陽能電池組件與充電控制單元3之間的 電能輸入電路中設(shè)有兩個并聯(lián)的二極管；光照度采樣單元將相關(guān)信息傳送給主控單元2， 主控單元2利用升壓控制單元4對充電控制單元3和放電控制單元6進(jìn)行控制，穩(wěn)壓控制 單元7為主控單元提供穩(wěn)定的電源，所述充電控制單元3和放電控制單元6中的開關(guān)管采 用IR3205場效應(yīng)管；兩個并聯(lián)的二極管用以當(dāng)太陽光電池板或蓄電池電極反接時，能有效 防止電子元件被燒壞。放電控制單元6中的IR3205場效應(yīng)管的漏極接在蓄電池正極，源極接在輸出負(fù) 載的正極，然后主控單元2通過升壓控制單元4提供的高壓來控制場效應(yīng)管的門極，就可 以達(dá)到控制場效應(yīng)管的開關(guān)效果，就可以對負(fù)載進(jìn)行開和關(guān)。IRF3205場效應(yīng)管的內(nèi)阻是 8. ΟπιΩ，最大電流是110Α，在該控制電路中的最大20Α電流的條件下場效應(yīng)管自身的損耗 功率是3. 2W，可以在不需要散熱片的情況下完全符合不發(fā)熱的效果。充電控制單元3與放電控制單元6的工作原理相同，充電控制單元3的IR3205場 效應(yīng)管的漏極接在太陽能電池板正極，源極接在蓄電池的正極，主控單元2通過升壓控制 單元4提供的高壓來控制場效應(yīng)管的門極，就可以達(dá)到控制場效應(yīng)管的開關(guān)效果，從而對 蓄電池5進(jìn)行充電控制。如圖2所示，所述控制電路中還設(shè)有蓄電池低壓檢測單元8，蓄電池低壓檢測單元 采用ΗΤ7044Α-1芯片，ΗΤ7044Α-1芯片的輸入腳通過1Ν5819 二極管與蓄電池5相連接，輸 出腳通過上拉電阻的方式接到主控單元的單片機(jī)上。蓄電池低壓檢測單元主要用于檢測蓄 電池輸入電壓是否低于5V，從而判斷蓄電池是否是壞電池，從而起到保護(hù)蓄電池的作用，因 為電源低于5V的話，單片機(jī)的AD (模數(shù)轉(zhuǎn)換)功能就不準(zhǔn)，那么必須加上邏輯的檢測元件， 如果蓄電池的電壓大于5V，該元件輸出高電平說明是正常的電池，如果該元件輸出低電平 說明是壞電池，就不要給蓄電池充電，以免造成爆炸或者未知的后果，該元件工作環(huán)境溫度 為-40 +85度，符合工業(yè)級的要求，可以在寒冷和高溫的情況下正常檢測蓄電池的電壓， 從而保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。如圖3、4所示，所述穩(wěn)壓控制單元7采用LM78L05穩(wěn)壓器或ΗΤ7550-1穩(wěn)壓器，蓄 電池5通過穩(wěn)壓控制單元7輸出5V電壓提供給主控單元2，該部分分為兩種情況，一是在
412V的蓄電池情況下，穩(wěn)壓控制單元7采用合泰公司的“HT7550-1”，該元件工作環(huán)境溫度 為-40 +85度，最高輸入電壓24V，輸出電壓誤差+_3%，消耗電流< 3uA ；二是在24V的 蓄電池情況下，穩(wěn)壓控制單元7采用常用的“LM78L05”，該元件工作環(huán)境溫度為-40 +85 度，最高輸入電壓35V，輸出電壓誤差+-5%，消耗電流< 3mA。通過這兩種穩(wěn)壓控制單元7 可以在寒冷和高溫的情況下穩(wěn)定的給單片機(jī)提供工作所需的5V工作電壓。所述控制電路中還發(fā)有負(fù)載電流采集單元9，負(fù)載電流采集單元9中的采集電流 用的電阻為0. 01歐/5W的水泥電阻。電流采集是采集負(fù)載輸出的電流，為了防止負(fù)載過重， 因超負(fù)荷工作引起的負(fù)載損壞，就要有信號反映輸出電流的大小，使用電阻采集電流是常 用的方法，但是在此還要保證最大在20A的情況下不要在采樣電阻上有太多的功率損耗， 以免造成不必要的能量損失，在此經(jīng)過計算使用0.01歐/5W的水泥電阻采集負(fù)載輸出是否 超載，在20A的電流情況下的功率是4W，同樣減小本身電流消耗。如圖5所示，所述升壓控制單元4是提供場效應(yīng)管驅(qū)動時所需要的Vgs (門極和源 極的端電壓)電壓，只要場效應(yīng)管的Vgs (門極和源極的端電壓)電壓達(dá)到了規(guī)格書上所要 求的電壓，那么場效應(yīng)管在做開關(guān)功能使用的時候就會達(dá)到不發(fā)熱的效果。升壓控制單元4 是將低電壓轉(zhuǎn)化為高電壓，該電路的控制芯片采用MC33063A，并使用簡單的外圍元件即可 實(shí)現(xiàn)該功能，該控制芯片工作溫度-40 +85度，符合工業(yè)級的要求，可以在寒冷和高溫的 情況下正常提供驅(qū)動場效應(yīng)管所需要的Vgs (門極和源極的端電壓)電壓，從而保證系統(tǒng)穩(wěn) 定運(yùn)行。
權(quán)利要求一種太陽能控制器，包括有控制電路，該電路包括主控單元(2)、充電控制單元(3)、升壓控制單元(4)、放電控制單元(6)和穩(wěn)壓控制單元(7)，主控單元(2)利用升壓控制單元(4)對充電控制單元(3)和放電控制單元(6)進(jìn)行控制，穩(wěn)壓控制單元(7)為主控單元提供穩(wěn)定的電源，其特征在于所述充電控制單元(3)和放電控制單元(6)中的開關(guān)管采用IR3205場效應(yīng)管；充電控制單元(3)的電能輸入電路中設(shè)有兩個并聯(lián)的二極管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能控制器，其特征在于所述控制電路中還設(shè)有蓄電池 低壓檢測單元(8)，蓄電池低壓檢測單元(8)采用HT7044A-1芯片，HT7044A-1芯片的輸入 腳通過1N5819 二極管與蓄電池(5)相連接，輸出腳通過上拉電阻的方式接到主控單元(2) 的單片機(jī)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能控制器，其特征在于所述控制電路中還設(shè)有負(fù)載電 流采集單元(9)，負(fù)載電流采集單元(9)中的采集電流用的電阻為0.01歐/5W的水泥電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能控制器，其特征在于所述升壓控制單元(4)中的控 制芯片采用MC33063A。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能控制器，其特征在于所述穩(wěn)壓控制單元(7)采用 LM78L05穩(wěn)壓器或HT7550-1穩(wěn)壓器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種太陽能控制器，包括有控制電路，控制電路包括有主控單元、充電控制單元、升壓控制單元、放電控制單元和穩(wěn)壓控制單元，其特征在于所述充電控制單元和放電控制單元中的開關(guān)管采用IR3205場效應(yīng)管；充電控制單元的電能輸入電路中設(shè)有兩個并聯(lián)的二極管，該二極管用以當(dāng)太陽光電池板或蓄電池電極反接時，能有效防止電子元件被燒壞?？刂齐娐分羞€設(shè)有蓄電池低壓檢測單元和負(fù)載電流采集單元，蓄電池低壓檢測單元采用HT7044A-1芯片，負(fù)載電流采集單元中的采集電流用的電阻為0.01歐/5W的水泥電阻。本實(shí)用新型具有性能穩(wěn)定、輸出效率高、結(jié)構(gòu)簡單和便于操作的特點(diǎn)。
文檔編號H02H11/00GK201766534SQ20102051702
公開日2011年3月16日 申請日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者朱賠曉, 程軍杰, 董婉雪 申請人:上海晟普能源科技有限公司