專利名稱：一種光伏控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于鋰離子電池的多用途智能型控制器，可廣泛使用于太陽能市電互補(bǔ)路燈系統(tǒng)、太陽能路燈系統(tǒng)、小型光伏電站系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光伏控制器常見于光伏系統(tǒng)，主要作用是控制光伏電池向蓄電池充電，或提供給直流或交流負(fù)載。隨著光伏系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，對光伏控制器的要求也越來越高。在太陽能市電互補(bǔ)路燈系統(tǒng)、太陽能路燈系統(tǒng)、小型光伏電站系統(tǒng)中，用戶希望光伏控制器不僅能夠?qū)夥姵厮l(fā)的電能進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，還需要光伏控制器一方面把調(diào)整后的能量送給直流或交流負(fù)載；另一方面把多余的能量送給鋰離子蓄電池儲存；當(dāng)所發(fā) 的電量不能滿足負(fù)載需要時，控制器把鋰離子蓄電池的電量送往負(fù)載；當(dāng)鋰離子電池的容量不足以為負(fù)載供給時，控制器自動切換到市電供電，同時不影響光伏板發(fā)電。目前尚無針對上述應(yīng)用的光伏控制器，或者現(xiàn)有的光伏控制器不能完全滿足要求。本實(shí)用新型提供了一種實(shí)現(xiàn)上述功能的光伏控制器。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種光伏控制器，為光伏控制器在太陽能市電互補(bǔ)路燈等系統(tǒng)中的應(yīng)用貢獻(xiàn)了一種實(shí)施方案。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案是一種光伏控制器，包括用于連接光伏電池的光伏電池接入端，用于連接蓄電池的蓄電池接入端，用于輸入連接市電的開關(guān)電源接入端，所述光伏控制器包括控制電路，控制電路包括一個CPU及其穩(wěn)壓電路，該穩(wěn)壓電路的輸出端連接所述CPU的電源端(V)，輸入端(VCC)與所述蓄電池接入端正極(B+)通過第一反向二極管(D4)連接，輸入端(VCC)與所述開關(guān)電源接入端正極之間通過市電接入開關(guān)管(Q2)及第二反向二級管(D)連接，蓄電池接入端正極(B+)與光伏電池接入端正極(SUN+)之間通過充電控制開關(guān)管(Ql)及第三二極管(D5)連接；所述CPU控制連接所述充電控制開關(guān)管(Ql)和市電接入開關(guān)管(Q2)，輸入采樣連接所述蓄電池接入端正極(B+)和光伏電池接入端正極(SUN+)。所述光伏控制器還設(shè)有用于連接光敏電阻的光敏電阻輸入端，該光敏電阻輸入端采樣連接所述CPU。所述充電控制開關(guān)管(Ql)和市電接入開關(guān)管(Q2)均為MOSFET。所述穩(wěn)壓電路為LM2575-5穩(wěn)壓電路。所述CPU還連接有按鍵輸入電路和數(shù)碼管顯示電路。所述CPU 為 STC12C5608AD。所述光伏控制器還包括用于保護(hù)蓄電池各個電芯的保護(hù)電路，所述保護(hù)電路包括充放電保護(hù)電路和充電均衡電路。所述充放電保護(hù)電路為以S-8204B為核心的充放電保護(hù)電路。[0014]所述充電均衡電路由各電芯的充電均衡單元串聯(lián)構(gòu)成，每個充電均衡単元包括一個TL431基準(zhǔn)電壓源電路、ー個MOS管和該MOS管控制連接一個用于消耗不均衡能量的功率電阻；所述MOS管的柵極連接TL431的C端，源極連接對應(yīng)的電芯正極，漏極連接所述功率電阻。在使用中由于采用了可靠的隔離，市電不會對鋰離子電池充電。控制器還能工作在純市電供電的系統(tǒng)中，同時還可外接光敏電阻?？刂破鬟€含有鋰離子電池的保護(hù)和充電均衡電路。當(dāng)鋰離子電池保護(hù)電路由于電壓低自動保護(hù)時，光伏板能自動激活保護(hù)電路重新工作，無需人工干預(yù)。本實(shí)用新型的控制器集成度高，功能強(qiáng)，用途多，性能穩(wěn)定。控制器在大的方面分為控制電路和鋰離子電芯保護(hù)電路。控制部分我們采用的是基于芯片(STC12C5608AD)的電路。它是通過微處理器執(zhí)行智能管理、智能充、放電等功能的控制電路。鋰離子電芯保護(hù)電路我們采用的是專業(yè)的鋰離子電芯保護(hù)集成芯片8204A。光伏控制器的主要特點(diǎn)是
Φ采用了低損耗、長壽命的MOSFET作為主要開關(guān)器件，優(yōu)良的性能可確保控制器的穩(wěn)定運(yùn)
行，且驅(qū)動功率小、產(chǎn)生的熱量少。光能充足時為蓄電池充電，系統(tǒng)采用光控(光伏板或光敏
電阻)開通，可分時為負(fù)載供電；0)結(jié)構(gòu)簡單，使用的半導(dǎo)體功率元器件較少、可靠性相對提
高成本較低,性價比高。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型的控制電路原理圖；圖3是本實(shí)用新型的保護(hù)電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)ー步詳細(xì)的說明。ー種光伏控制器，能夠接光伏電池、蓄電池和(連接市電的)開關(guān)電源，如圖I所示為光伏控制器的控制電路部分，控制電路包括ー個CPU及其穩(wěn)壓電路，該穩(wěn)壓電路的輸出連接CPU的電源端V，輸入端VCC與蓄電池接入端正極B+通過反向ニ極管D4連接，輸入端VCC與開關(guān)電源接入端正極之間通過市電接入開關(guān)管Q2及反向ニ級管D連接，蓄電池接入端正極B+與光伏電池接入端正極SUN+之間通過充電控制開關(guān)管Ql及ニ極管D5連接；所述CPU控制連接所述充電控制開關(guān)管Ql和市電接入開關(guān)管Q2，輸入采樣連接所述蓄電池接入端正極B+和光伏電池接入端正極SUN+。結(jié)合圖2來看，開關(guān)管Q1、Q2均為MOSFET，CPU為STC12C5608AD，CPU的電源端即為圖2中+5節(jié)點(diǎn)，C0N2為經(jīng)整流的市電輸入端ロ ；穩(wěn)壓電路采用穩(wěn)壓芯片LM2575，穩(wěn)壓芯片的輸入端依次連接VCC、反向ニ極管D4 (還包括Dl)和B+，所以能夠保證市電不會向電池充電。本控制器的輸出為直流輸出，若加裝逆變電器即可驅(qū)動交流負(fù)載工作。電路中的調(diào)整功能主要是在光伏板為蓄電池充電時，合理控制開關(guān)管不至于電池過充。Ql控制充電過程，Q2控制市電輸入，Ql, Q2分別對應(yīng)于CPU的輸出控制引腳PROJECT和SD_C0NTR，CPU通過(U_BATTERY引腳)采樣B+電壓，判斷充電是否完成，通過(19引腳)采樣SUN+電壓，判斷光伏電池情況，并相應(yīng)使PROJECT輸出信號。L1_C0NTR為負(fù)載I控制端；L2_C0NTR為負(fù)載2控制端；LAMP1為負(fù)載I輸出端(負(fù)極)；LAMP2為負(fù)載I輸出端(負(fù)極)；GLJC為輸出電流檢測端；U3，U4為光電耦合隔離器，在調(diào)整光伏充電和市電控制中起到了隔離控制的作用。光敏電阻接CONl端口，操作控制軟件即可實(shí)現(xiàn)通過檢測光敏電阻阻值的變化來感應(yīng)(白天與黑夜)來啟動或關(guān)閉控制器輸出。從圖中可看到初始狀態(tài)時，相當(dāng)于市電和光伏可以直接為控制器供電。市電和光伏的負(fù)極直接和控制器穩(wěn)壓電源的負(fù)極連在一起，在控制器不通電時Ql、Q2兩個開管時導(dǎo)通的，所以在初始狀態(tài)時控制器穩(wěn)壓電源相當(dāng)于和市電或光伏連接到一起。Ql、Q2的工作方式相同，當(dāng)無控制信號(PROJECT，SD_C0NTR)時，Ql、Q2處于開啟狀態(tài)?？刂破髟谡９ぷ鲿r，白天會切斷市電輸入，電池充滿電時控制器制動斷開光伏輸入。當(dāng)負(fù)載2 (LAMP2)有輸出時，LED2指示燈點(diǎn)亮。負(fù)載2關(guān)閉時LED2也隨之關(guān)閉。光伏板的輸入根據(jù)實(shí)際使用 情況，在PCB電路上留出了焊盤，直接焊接到控制器電路板上。保護(hù)電路如圖3所示，圖2中C0N6為鋰電池單節(jié)電芯輸入端子。電芯保護(hù)電路分為兩部分1電芯保護(hù)電路(右半部分)；2電芯充電均衡電路(左半部分)。圖中U15、U16兩個芯片是整個保護(hù)電路的核心部件，每個芯片檢測四只電芯，兩個芯片串聯(lián)組成對8節(jié)鋰電芯的檢測和保護(hù)。當(dāng)各個電芯電壓正常時U15，U16將Q5，Q6，Q7, Q8開關(guān)管打開，整個電池組即可充電也可放電。在充(放)電的過程中若任一只電芯電壓過高(過低)時，U15, U16將關(guān)閉Q5，Q6 (Q7，Q8)開關(guān)管。停止電池組的充(放)電，保護(hù)電芯不至于過充(過放)。同樣當(dāng)充(放)電時的電流過大，控制部件也會將Q5，Q6 (Q7，Q8)開關(guān)管關(guān)閉，保護(hù)電芯不致?lián)p壞。電芯充電均衡電路只在充電的過程發(fā)揮作用，保證在充電的過程中各個電芯的電壓相等。充電均衡電路由各電芯的充電均衡單元串聯(lián)構(gòu)成，每個充電均衡單元包括一個TL431基準(zhǔn)電壓源電路、一個MOS管和該MOS管控制連接一個用于消耗不均衡能量的功率電阻；MOS管的柵極連接TL431的C端，源極連接對應(yīng)的電芯正極，漏極連接所述功率電阻。在充電時，當(dāng)任一節(jié)電芯的電壓高于設(shè)定的電壓時，均衡電路中得MOS (如T7)開關(guān)管在TL431基準(zhǔn)電壓源(如U10)的控制下打開，使多余的電量通過功率電阻(如R69)耗掉，同時不影響其他電芯的充電。我們設(shè)定的電芯充電均衡開啟電壓低于電芯充電的保護(hù)電壓。在光伏系統(tǒng)中只有光伏板是充電單元。使用在其他的系統(tǒng)中，充電單元代替光伏充電單元接入即可。
權(quán)利要求1.一種光伏控制器，包括用于連接光伏電池的光伏電池接入端，用于連接蓄電池的蓄電池接入端，用于輸入連接市電的開關(guān)電源接入端，其特征在于，所述光伏控制器包括控制電路，控制電路包括一個CPU及其穩(wěn)壓電路，該穩(wěn)壓電路的輸出端連接所述CPU的電源端(V)，輸入端(VCC)與所述蓄電池接入端正極(B+)通過第一反向二極管(D4)連接，輸入端(VCC)與所述開關(guān)電源接入端正極之間通過市電接入開關(guān)管(Q2)及第二反向二級管(D)連接，蓄電池接入端正極(B+)與光伏電池接入端正極(SUN+)之間通過充電控制開關(guān)管(Ql)及第三二極管(D5)連接；所述CPU控制連接所述充電控制開關(guān)管(Ql)和市電接入開關(guān)管(Q2 )，輸入采樣連接所述蓄電池接入端正極(B+ )和光伏電池接入端正極(SUN+ )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種光伏控制器，其特征在于，所述光伏控制器還設(shè)有用于連接光敏電阻的光敏電阻輸入端，該光敏電阻輸入端采樣連接所述CPU。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種光伏控制器，其特征在于，所述充電控制開關(guān)管(Ql)和市電接入開關(guān)管(Q2 )均為MOSFET。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種光伏控制器，其特征在于，所述穩(wěn)壓電路為LM2575-5穩(wěn)壓電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種光伏控制器，其特征在于，所述CPU還連接有按鍵輸入電路和數(shù)碼管顯示電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的一種光伏控制器，其特征在于，所述CPU為STC12C5608AD。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種光伏控制器，其特征在于，所述光伏控制器還包括用于保護(hù)蓄電池各個電芯的保護(hù)電路，所述保護(hù)電路包括充放電保護(hù)電路和充電均衡電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種光伏控制器，其特征在于，所述充放電保護(hù)電路為以S-8204B為核心的充放電保護(hù)電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種光伏控制器，其特征在于，所述充電均衡電路由各電芯的充電均衡單元串聯(lián)構(gòu)成，每個充電均衡單元包括一個TL431基準(zhǔn)電壓源電路、一個MOS管和該MOS管控制連接一個用于消耗不均衡能量的功率電阻；所述MOS管的柵極連接TL431的C端，源極連接對應(yīng)的電芯正極，漏極連接所述功率電阻。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種光伏控制器，包括用于連接光伏電池的光伏電池接入端，用于連接蓄電池的蓄電池接入端，用于輸入連接市電的開關(guān)電源接入端，所述光伏控制器包括控制電路和保護(hù)電路。由于采用了可靠的隔離，市電不會對鋰離子電池充電?？刂破鬟€能工作在純市電供電的系統(tǒng)中，同時還可外接光敏電阻?？刂破鬟€含有鋰離子電池的保護(hù)和充電均衡電路。當(dāng)鋰離子電池保護(hù)電路由于電壓低自動保護(hù)時，光伏板能自動激活保護(hù)電路重新工作，無需人工干預(yù)。
文檔編號H02J7/00GK202384823SQ20112056808
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者侯紅軍, 李世江, 杜洪彥, 薛晗龍, 賴見 申請人:多氟多(焦作)新能源科技有限公司