專利名稱：一種太陽能與市電互補(bǔ)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能光伏離網(wǎng)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種使得負(fù)載用電可在配電網(wǎng)與太陽能蓄電池之間切換的太陽能與市電互補(bǔ)控制器。
背景技術(shù)：
太陽能離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)就是利用太陽能光伏原理，白天利用太陽能電池板對(duì)蓄電池充電。需要用電時(shí)用蓄電池中的電能來驅(qū)動(dòng)負(fù)載。但是目前這一系統(tǒng)存在一些問題，比如連續(xù)長時(shí)間陰雨天，會(huì)導(dǎo)致蓄電池能量不足，負(fù)載無法正常運(yùn)行。如負(fù)載只有一條供電途徑， 即蓄電池供電，則無法保證負(fù)載工作的可靠性，進(jìn)而對(duì)負(fù)載應(yīng)用環(huán)境中，人們的生產(chǎn)生活造成很大的影響。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種太陽能與市電互補(bǔ)控制器，以實(shí)現(xiàn)蓄電池能量不足時(shí)，負(fù)載供電途徑在蓄電池與市電之間的切換，保證負(fù)載工作的可靠性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種太陽能與市電互補(bǔ)控制器，包括用于連接蓄電池的電源輸入端，和用于連接負(fù)載的電源輸出端；電源輸入端與電源輸出端之間的線路上依次設(shè)有DC-DC升壓模塊和DC\AC切換模塊；DC\AC切換模塊包括直流輸入端和用于連接市電的交流輸入端，DC-DC升壓模塊的輸入端連接電源輸入端，輸出端連接DC\AC切換模塊的直流輸入端；DC\AC切換模塊的輸出端即電源輸出端；還包括中央處理器和電壓檢測(cè)模塊；中央處理器控制DC-DC升壓模塊的啟動(dòng)或關(guān)閉；電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)電源輸入端線路上的電壓，并將檢測(cè)值輸出至中央處理器；DC\AC切換模塊中設(shè)有可控開關(guān)，中央處理器根據(jù)接收到的電源輸入端線路上的電壓檢測(cè)值控制可控開關(guān)的導(dǎo)通或關(guān)斷，從而可實(shí)現(xiàn)DC\AC切換模塊中輸出端與兩個(gè)輸入端之間的導(dǎo)通切換。作為一種改進(jìn)，本發(fā)明還包括連接在蓄電池與太陽能電池之間的充電控制模塊； 電壓檢測(cè)模塊在檢測(cè)電源輸入端電壓，即蓄電池電壓的同時(shí)，也檢測(cè)太陽能電池的電壓，并將兩個(gè)電壓檢測(cè)值輸出至中央處理器；中央處理器比較兩個(gè)電壓檢測(cè)值的大小如果太陽能電池電壓高于蓄電池電壓，則中央處理器控制充電控制模塊，使太陽能電池對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。上述電壓檢測(cè)模塊以及充電控制模塊可分別現(xiàn)有的功能模塊單元或相關(guān)功能電路，也可采用現(xiàn)有的一體化的太陽能充電控制模塊電路；中央處理器可采用現(xiàn)有的微型處理器芯片，如單片機(jī)，微型處理器對(duì)充電控制模塊的控制可利用現(xiàn)有技術(shù)。作為一種改進(jìn)，本發(fā)明還包括通信模塊；中央處理器通過通信模塊連接上位機(jī)，并將當(dāng)前負(fù)載供電狀態(tài)信息輸出至上位機(jī)。中央處理器對(duì)本發(fā)明控制器中其它各模塊的控制參數(shù)皆可通過上位機(jī)進(jìn)行更改，控制參數(shù)包括觸發(fā)負(fù)載供電途徑切換的電壓限值等。優(yōu)選的，本發(fā)明中通信模塊為紅外通信模塊，可利用現(xiàn)有的紅外發(fā)射接收技術(shù)實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)對(duì)中央處理器進(jìn)行參數(shù)修改的相關(guān)終端軟件可利用現(xiàn)有成熟軟件編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)。作為一種改進(jìn)，本發(fā)明中，電源輸入端與電源輸出端之間還設(shè)有短路保護(hù)模塊；短路保護(hù)模塊檢測(cè)線路上的電流，并判斷是否出現(xiàn)過流情況；如果出現(xiàn)過流情況，短路保護(hù)模塊則切斷線路，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，同時(shí)將保護(hù)狀態(tài)信號(hào)輸出至中央處理器中；中央處理器可解除短路保護(hù)模塊的保護(hù)狀態(tài)，使負(fù)載與蓄電池之間的線路恢復(fù)導(dǎo)通。具體的，短路保護(hù)模塊可采用現(xiàn)有的短路保護(hù)電路；其功能也可利用現(xiàn)有電子電路技術(shù)通過由比較器、可控開關(guān)等組成的電路模塊實(shí)現(xiàn)。作為一種改進(jìn)，DC\AC切換模塊中還包括繼電器，繼電器為現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換型繼電器； 繼電器中包含兩個(gè)觸點(diǎn)組，兩個(gè)觸點(diǎn)組的靜觸點(diǎn)分別連接負(fù)載，每個(gè)觸點(diǎn)組的兩個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)分別連接DC\AC切換模塊的交流輸入端和直流輸入端；可控開關(guān)的導(dǎo)通或關(guān)斷可使得繼電器每個(gè)觸點(diǎn)組的靜觸點(diǎn)在兩個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)之間導(dǎo)通切換，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載供電在市電與蓄電池之間的切換。進(jìn)一步的，上述DC\AC切換模塊中，繼電器線圈得電時(shí)，其兩個(gè)觸點(diǎn)組中，靜觸點(diǎn)皆與連接交流輸入端的動(dòng)觸點(diǎn)相導(dǎo)通?？煽亻_關(guān)為三極管，三極管的基極連接中央處理器， 發(fā)射極接地；繼電器線圈連接在直流電源與三極管的發(fā)射極之間。優(yōu)選的，本發(fā)明中DC-DC升壓模塊為推挽式直流升壓模塊，這種升壓模塊的升壓效率較高，可提高蓄電池對(duì)負(fù)載供電的效率。本發(fā)明在應(yīng)用時(shí)，電壓檢測(cè)模塊持續(xù)檢測(cè)蓄電池電源輸出端的電壓，并將檢測(cè)值傳輸給中央處理器，當(dāng)蓄電池因?yàn)殚L時(shí)間陰雨天氣或者其他原因電量不足時(shí)，中央處理器可通過將電壓檢測(cè)值與電壓參考值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果啟動(dòng)負(fù)載供電的切換；供電切換時(shí)，中央處理器向DC\AC切換模塊中的可控開關(guān)發(fā)出控制信號(hào)，使得可控開關(guān)導(dǎo)通，進(jìn)而繼電器線圈得電，繼電器觸點(diǎn)導(dǎo)通切換，負(fù)載即可由市電進(jìn)行供電。具體的，本發(fā)明中中央處理器可采用現(xiàn)有的微型處理器，如單片機(jī)等。中央處理器的相關(guān)控制程序可利用現(xiàn)有成熟軟件編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有益效果為通過控制太陽能蓄電池與市電之間適時(shí)的切換，避免了太陽能能源不足引起的負(fù)載供電中斷情況，保證了負(fù)載工作的可靠性，可適用于照明燈，信號(hào)燈，監(jiān)控設(shè)備等多種阻性或者容性負(fù)載。同時(shí)，本發(fā)明中的短路保護(hù)模塊可避免蓄電池供電時(shí)，負(fù)載短路對(duì)供電系統(tǒng)造成的損壞；上位機(jī)和通信模塊的設(shè)置，使得中央處理器對(duì)負(fù)載供電途徑進(jìn)行切換時(shí)的電壓臨界點(diǎn)可以改變，故本發(fā)明可以根據(jù)蓄電池性能以及應(yīng)用環(huán)境設(shè)定多種不同工作模式，以便對(duì)蓄電池的充放電進(jìn)行精確控制。


圖1所示為本發(fā)明的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)原理框
圖2所示為本發(fā)明的另一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)原理框圖；圖3所示為本發(fā)明的第三種實(shí)施例結(jié)構(gòu)原理框圖；圖4所示為本發(fā)明中DC\AC切換模塊的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的內(nèi)容更加明顯易懂，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步描述。結(jié)合圖1至圖4，本發(fā)明的太陽能與市電互補(bǔ)控制器，包括用于連接蓄電池的電源輸入端，和用于連接負(fù)載的電源輸出端；電源輸入端與電源輸出端之間的線路上依次設(shè)有 DC-DC升壓模塊和DC\AC切換模塊；DC\AC切換模塊包括直流輸入端和用于連接市電的交流輸入端，DC-DC升壓模塊的輸入端連接電源輸入端，輸出端連接DC\AC切換模 塊的直流輸入端；DC\AC切換模塊的輸出端即電源輸出端；還包括中央處理器和電壓檢測(cè)模塊；中央處理器控制DC-DC升壓模塊的啟動(dòng)或關(guān)閉；電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)電源輸入端線路上的電壓，并將檢測(cè)值輸出至中央處理器；DC\AC切換模塊中設(shè)有可控開關(guān)，中央處理器根據(jù)接收到的電源輸入端線路上的電壓檢測(cè)值控制可控開關(guān)的導(dǎo)通或關(guān)斷，從而可實(shí)現(xiàn)DC\AC切換模塊中輸出端與兩個(gè)輸入端之間的導(dǎo)通切換。本發(fā)明中DC-DC升壓模塊采用現(xiàn)有直流升壓模塊電路，DC\AC切換模塊的電路原理圖如圖4所示，中央處理器選用單片機(jī)或其它現(xiàn)有的微型處理器，可控開關(guān)為三極管 QA2，其基極連接中央處理器MCU，當(dāng)MCU向可控開關(guān)的基極輸出高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通；連接可控開關(guān)QA2的繼電器KAl線圈得電，其靜觸點(diǎn)從位于直流輸入端的動(dòng)觸點(diǎn)上切換至位于交流輸入端的動(dòng)觸點(diǎn)上，使得負(fù)載的供電切換至由市電提供。本發(fā)明在應(yīng)用時(shí)，電壓檢測(cè)模塊持續(xù)檢測(cè)蓄電池電源輸出端的電壓，并將檢測(cè)值傳輸給中央處理器，當(dāng)蓄電池因?yàn)殚L時(shí)間陰雨天氣或者其他原因電量不足時(shí)，中央處理器可通過將電壓檢測(cè)值與參考值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果啟動(dòng)負(fù)載供電的切換。電壓比較的參考值可通過上位機(jī)進(jìn)行設(shè)定或修改，上位機(jī)與中央處理器之間的通信通過通信模塊實(shí)現(xiàn)，通信模塊優(yōu)選為紅外通信模塊。本發(fā)明中，DC-DC升壓模塊與DC-AC切換模塊之間還設(shè)有短路保護(hù)模塊；短路保護(hù)模塊檢測(cè)線路上的電流，并判斷是否出現(xiàn)過流情況；如果出現(xiàn)過流情況，短路保護(hù)模塊則切斷線路，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，同時(shí)將保護(hù)狀態(tài)信號(hào)輸出至中央處理器中；中央處理器可解除短路保護(hù)模塊的保護(hù)狀態(tài)，使線路恢復(fù)導(dǎo)通。具體的，短路保護(hù)模塊可采用現(xiàn)有的短路保護(hù)電路；其功能也可利用現(xiàn)有電子電路技術(shù)通過由比較器、可控開關(guān)等組成的電路模塊實(shí)現(xiàn)。作為一種改進(jìn)的實(shí)施例，如圖2所示，本發(fā)明還包括連接在蓄電池與太陽能電池之間的充電控制模塊。本實(shí)施例中，電壓檢測(cè)模塊同時(shí)檢測(cè)電源輸入端即蓄電池電壓，以及天陽能電池的電壓，并將電壓檢測(cè)值輸出至中央處理器，中央處理器對(duì)接收到的兩個(gè)電壓檢測(cè)值進(jìn)行比較，如果比較結(jié)果為太陽能電池電壓高于蓄電池電壓，則中央處理器控制充電控制模塊，啟動(dòng)太陽能電池對(duì)蓄電池的充電過程。電壓檢測(cè)模塊以及充電控制模塊可分別選用現(xiàn)有的功能模塊單元。進(jìn)一步的，本發(fā)明的第三種實(shí)施例如圖3所示，其中電壓電測(cè)模塊與充電控制模塊采用現(xiàn)有的一體化的太陽能充電控制模塊電路，中央處理器對(duì)太陽能充電控制模塊電路的控制方法采用現(xiàn)有控制方法。本發(fā)明中所述具體實(shí)施案例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施案例而已，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。即凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)作為本發(fā)明的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
1.一種太陽能與市電互補(bǔ)控制器，包括用于連接蓄電池的電源輸入端，和用于連接負(fù)載的電源輸出端；其特征是電源輸入端與電源輸出端之間的線路上依次設(shè)有DC-DC升壓模塊和DC\AC切換模塊； DC\AC切換模塊包括直流輸入端和用于連接市電的交流輸入端，DC-DC升壓模塊的輸入端連接電源輸入端，輸出端連接DC\AC切換模塊的直流輸入端；DC\AC切換模塊的輸出端即電源輸出端；還包括中央處理器和電壓檢測(cè)模塊；中央處理器控制DC-DC升壓模塊的啟動(dòng)或關(guān)閉； 電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)電源輸入端線路上的電壓，并將檢測(cè)值輸出至中央處理器；DC\AC切換模塊中設(shè)有可控開關(guān)，中央處理器根據(jù)接收到的電源輸入端線路上的電壓檢測(cè)值控制可控開關(guān)的導(dǎo)通或關(guān)斷，從而可實(shí)現(xiàn)DC\AC切換模塊中輸出端與兩個(gè)輸入端之間的導(dǎo)通切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能與市電互補(bǔ)控制器，其特征是，還包括連接在蓄電池與太陽能電池之間的充電控制模塊；電壓檢測(cè)模塊在檢測(cè)電源輸入端電壓，即蓄電池電壓的同時(shí)，也檢測(cè)太陽能電池的電壓，并將兩個(gè)電壓檢測(cè)值輸出至中央處理器；中央處理器比較兩個(gè)電壓檢測(cè)值的大小如果太陽能電池電壓高于蓄電池電壓，則中央處理器控制充電控制模塊，使太陽能電池對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能與市電互補(bǔ)控制器，其特征是，還包括通信模塊；中央處理器通過通信模塊連接上位機(jī)，并將當(dāng)前負(fù)載供電狀態(tài)信息輸出至上位機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能與市電互補(bǔ)控制器，其特征是，電源輸入端與電源輸出端之間還設(shè)有短路保護(hù)模塊；短路保護(hù)模塊檢測(cè)線路上的電流，并判斷是否出現(xiàn)過流情況；如果出現(xiàn)過流情況，短路保護(hù)模塊則切斷線路，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，同時(shí)將保護(hù)狀態(tài)信號(hào)輸出至中央處理器中；中央處理器可解除短路保護(hù)模塊的保護(hù)狀態(tài)，使線路恢復(fù)導(dǎo)通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的太陽能與市電互補(bǔ)控制器，其特征是，DC\AC切換模塊中還包括繼電器，繼電器為轉(zhuǎn)換型繼電器；繼電器中包含兩個(gè)觸點(diǎn)組，兩個(gè)觸點(diǎn)組的靜觸點(diǎn)分別連接負(fù)載，每個(gè)觸點(diǎn)組的兩個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)分別連接DC\AC切換模塊的交流輸入端和直流輸入端；可控開關(guān)的導(dǎo)通或關(guān)斷可使得繼電器每個(gè)觸點(diǎn)組的靜觸點(diǎn)在兩個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)之間導(dǎo)通切換。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能與市電互補(bǔ)控制器，其特征是，所述通信模塊為紅外通信模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能與市電互補(bǔ)控制器，其特征是，繼電器線圈得電時(shí)，其兩個(gè)觸點(diǎn)組中，靜觸點(diǎn)皆與連接交流輸入端的動(dòng)觸點(diǎn)相導(dǎo)通。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能與市電互補(bǔ)控制器，其特征是，所述可控開關(guān)為三極管，三極管的基極連接中央處理器，發(fā)射極接地；繼電器線圈連接在直流電源與三極管的發(fā)射極之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的太陽能與市電互補(bǔ)控制器，其特征是，所述DC-DC 升壓模塊為推挽式直流升壓模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開一種太陽能與市電互補(bǔ)控制器，其在應(yīng)用時(shí)連接在蓄電池與負(fù)載之間；包括中央處理器、電壓檢測(cè)模塊、DC-DC升壓模塊和DC\AC切換模塊；DC\AC切換模塊包括連接蓄電池的直流輸入端和連接市電的交流輸入端，輸出端連接負(fù)載；電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)蓄電池輸出端的電壓，并將檢測(cè)值輸出至中央處理器；DC\AC切換模塊中設(shè)有可控開關(guān)，太陽能源不足造成蓄電池供電不足電壓較低時(shí)，中央處理器根據(jù)接收到的電壓檢測(cè)值控制可控開關(guān)導(dǎo)通，使得DC\AC切換模塊中輸出端與兩個(gè)輸入端之間的導(dǎo)通發(fā)生切換，進(jìn)而負(fù)載供電途徑從蓄電池供電切換至市電供電上，本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于容性或者阻性負(fù)載的供電線路中，保證負(fù)載工作的可靠性。
文檔編號(hào)H02J9/06GK102368633SQ20111039663
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月3日
發(fā)明者嚴(yán)有權(quán), 易寧 申請(qǐng)人:南京普天大唐信息電子有限公司