專利名稱：一種光伏驅(qū)動(dòng)制冷裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能能量轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域及控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種光伏驅(qū)動(dòng)制冷裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
隨著人們節(jié)能和環(huán)保意識的增強(qiáng)，太陽能越來越得到廣泛的應(yīng)用，太陽能的利用已成為了各國科技人員的一個(gè)努力方向。在太陽能利用中，太陽能制冷冰箱、冷柜是一個(gè)極具發(fā)展前景的領(lǐng)域，也是當(dāng)前制冷研究中的熱點(diǎn)。太陽能用于冰箱和冷柜技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑有三條吸附式，吸收式，光伏電池轉(zhuǎn)換式三種。前兩種形式因?yàn)橄到y(tǒng)復(fù)雜，制冷效果比壓縮式制冷差，離普及應(yīng)用還有較遠(yuǎn)距離。2001年9月5日公開的公告號為2446465的中國實(shí)用新型專利，公開了一種采用太陽能光伏驅(qū)動(dòng)技術(shù)，利用太陽能電池供電的電冰箱，該冰箱將由太陽能電池產(chǎn)生的直流電經(jīng)交流轉(zhuǎn)換后輸入到冰箱壓縮機(jī)。這種冰箱由于使用了交流轉(zhuǎn)換裝置使電路系統(tǒng)繁瑣、實(shí)現(xiàn)方式復(fù)雜化，而且它沒有考慮到連續(xù)陰雨，陽光不足的客觀情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種電路簡單、環(huán)保節(jié)能的光伏驅(qū)動(dòng)制冷裝置，該裝置能在不同的天氣下全天候正常工作，以解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供一種光伏驅(qū)動(dòng)制冷裝置的控制方法，該方法通過對太陽能的優(yōu)化配置，使系統(tǒng)運(yùn)行在良好的工作狀態(tài)。
解決上述技術(shù)問題的方案是這樣的一種光伏驅(qū)動(dòng)制冷裝置，包括裝有直流壓縮機(jī)的電冰箱、向冰箱提供直流電源的太陽能電池，其特征在于還包括蓄電池，并接所述電冰箱、太陽能電池和蓄電池的控制器，所述控制器內(nèi)設(shè)有蓄電池充電電路與壓縮機(jī)供電電路及可選擇接通兩電路之一的第一切換器，所述控制器的微處理器根據(jù)輸入信號控制第一切換器動(dòng)作。
上述的光伏驅(qū)動(dòng)制冷裝置，其特征在于所述蓄電池充電電路并接有太陽能電池自放電電路和可選擇接通所述蓄電池充電電路與太陽能電池自放電電路兩者之一的第二切換器。上述的光伏驅(qū)動(dòng)制冷裝置還包括用以切斷所述蓄電池向冰箱供電電路的第三切換器。
按照本發(fā)明的光伏驅(qū)動(dòng)制冷裝置的控制方法，控制器的微處理器根據(jù)制冷裝置的設(shè)定溫度與實(shí)測溫度確定壓縮機(jī)是否工作并輸出信號進(jìn)行控制，其特征在于若微處理器確定壓縮機(jī)需工作，則執(zhí)行壓縮機(jī)供電步驟；否則，執(zhí)行電池充電步驟。
上述控制方法中所述壓縮機(jī)供電步驟包括以下步驟微處理器控制第一切換器接通壓縮機(jī)供電電路，并判斷蓄電池工作狀態(tài)和電能參數(shù)，當(dāng)蓄電池電能參數(shù)小于第一參數(shù)值大于第二參數(shù)值且蓄電池處于非放電狀態(tài)，或者當(dāng)蓄電池電能參數(shù)小于第二參數(shù)值，控制第三切換器斷開蓄電池與壓縮機(jī)的連接。第二參數(shù)值的數(shù)值范圍是30％～35％，第一參數(shù)值的數(shù)值范圍是50％～55％。所述的電池充放電步驟包括以下步驟微處理器控制第一切換器斷開壓縮機(jī)供電電路并判斷蓄電池電能參數(shù)，若蓄電池電能參數(shù)小于第三數(shù)值，則接通蓄電池充電電路；若蓄電池電能參數(shù)大于第三數(shù)值，則接通自放電電路。所述第三數(shù)值是100％。
實(shí)施本發(fā)明的裝置和方法，通過配備外置蓄電池以及對由太陽能電池、蓄電池和制冷裝置間的電源優(yōu)化配置，使系統(tǒng)運(yùn)行在最佳的工作狀態(tài)，解決了目前太陽能冰箱實(shí)現(xiàn)方式復(fù)雜、控制過于簡單、無法長年使用的缺點(diǎn)，具有節(jié)能、環(huán)保、全天候連續(xù)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明光伏驅(qū)動(dòng)制冷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明光伏驅(qū)動(dòng)制冷裝置實(shí)施例中控制系統(tǒng)邏輯方框圖；圖3為本發(fā)明電路示意圖；圖4為本發(fā)明控制方法實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
參見圖1，在本發(fā)明中太陽能電池1，太陽能電池1包括一塊用于收集太陽光能的集光板和將光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，蓄電池4通過智能控制器3與冰箱或冷柜2連接，太陽能電池1、蓄電池4并聯(lián)對冰箱或冷柜2供電。
參見圖2，微處理器40在輸入端口有電壓信號輸入模塊10，充電特性信號模塊20，溫度信號輸入模塊30，在輸出端口連接有控制輸出模塊50，顯示輸出模塊60。重要的是在充電特性信號模塊20及溫度信號輸入模塊，溫度信號包括冰箱或冷柜的設(shè)定溫度值、由感溫頭實(shí)測的溫度數(shù)據(jù)，CPU根據(jù)溫度信號確定壓縮機(jī)是否需要工作并輸出控制信號使直流壓縮機(jī)得電運(yùn)行或斷電停止運(yùn)行。在充電特性信號模塊20中，通過模糊邏輯規(guī)則學(xué)習(xí)蓄電池特性曲線，得到表示蓄電池充電狀態(tài)的百分比參數(shù)(SOC)，根據(jù)蓄電池的SOC并結(jié)合壓縮機(jī)的工作需要，CPU輸出控制，包括蓄電池充、放電控制，太陽能電池自放電控制，太陽能電池向壓縮機(jī)供電控制。
在圖2中，電壓信號輸入模塊10將太陽能電池電壓、蓄電池電壓的信號輸入CPU并在顯示輸出模塊50中顯示，所述的顯示輸出模塊還可以輸出負(fù)載(冰箱或冷柜)的電流值顯示、蓄電池充狀態(tài)顯示、出錯(cuò)顯示、或警報(bào)功能。
參見圖3，控制器上設(shè)有M+、M-，A+、A-和L+、L-接口，接口分別與太陽能電池正負(fù)極，蓄電池正負(fù)極以及冰箱直流壓縮機(jī)正負(fù)極連接，圖中虛線部分為智能控制器部分，T1、T2、T3分別是第一、第二、第三切換器的開關(guān)。第一切換器可以接通壓縮機(jī)供電電路或斷開壓縮機(jī)供電電路并接通蓄電池充電電路和太陽能電池自放電電路并聯(lián)的支路。再由第二切換器選擇接通蓄電池充電電路或太陽能電池自放電電路。
當(dāng)?shù)谝磺袚Q器接通壓縮機(jī)供電電路，太陽能電池與蓄電池并聯(lián)同時(shí)給冰箱或冷柜2供電，當(dāng)蓄電池的電能參數(shù)低于某值時(shí)，第三切換器的開關(guān)斷開，蓄電池停止向冰箱或冷柜供電。
參見圖4，控制器CPU根據(jù)溫度信號確定壓縮機(jī)是否需要工作，如果是，微處理器控制第一切換器接通壓縮機(jī)供電電路；否則斷開壓縮機(jī)供電電路。接通壓縮機(jī)供電電路后，蓄電池與太陽能電池并聯(lián)向冰箱或冷柜供電，蓄電池在供電過程中，通過一種特定的模糊邏輯規(guī)則學(xué)習(xí)蓄電池特性曲線，學(xué)習(xí)所得的蓄電池充電狀態(tài)(SOC)誤差控制在10％左右，當(dāng)SOC值小于30％，第三切換器切斷蓄電池與冰箱或冷柜電路回路，蓄電池停止對冰箱或冷柜供電；當(dāng)學(xué)習(xí)到充電狀態(tài)(SOC)又重新高于50％，第三切換器重新接通蓄電池電路回路，蓄電池恢復(fù)對冰箱或冷柜供電。
當(dāng)壓縮機(jī)不需工作時(shí)，第一切換器工作，切斷對冰箱或冷柜的供電，CPU判斷蓄電池的電能參數(shù)，若蓄電池未滿沖，則控制第二切換器接通蓄電池充電電路，系統(tǒng)根據(jù)SOC值和利用充電電壓的溫度跟蹤反饋，應(yīng)用帶有脈沖寬度調(diào)制功能的混合電路提供穩(wěn)定充電電流和防止過量充電，保證最高充電電壓不超過15伏。當(dāng)蓄電池電滿沖，且壓縮機(jī)不需運(yùn)行時(shí)，第二切換器接通太陽能自放電電路，控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)內(nèi)置電阻，實(shí)現(xiàn)太陽能自動(dòng)放電功能，有效地保護(hù)系統(tǒng)。
在控制系統(tǒng)進(jìn)行工作過程時(shí)，系統(tǒng)充電狀態(tài)(SOC)、充電電流和負(fù)載(冰箱或冷柜)電流大小等通過該顯示輸出模式60的液晶顯示器(LCD)顯示，而操作狀態(tài)、出錯(cuò)提醒、負(fù)載導(dǎo)通標(biāo)示和警報(bào)等通過電子顯示屏(LED)顯示。因此可以通過視覺對此控制系統(tǒng)工作狀態(tài)有個(gè)直接了解，便于操作和控制系統(tǒng)，確保系統(tǒng)運(yùn)行良好。
本發(fā)明的蓄電池可以選用(Battery Specialists)公司的E24SLDG型號的產(chǎn)品或Concorde Battery公司的PVX-12100型號的產(chǎn)品，太陽能電池可以選用Canon Unisolar公司的CAN#US-64或Bp公司的SX75TU型號產(chǎn)品。壓縮機(jī)參數(shù)選擇為額定電壓12V、額定電流8A。
權(quán)利要求
1.一種光伏驅(qū)動(dòng)制冷裝置，包括裝有直流壓縮機(jī)的電冰箱、向冰箱提供直流電源的太陽能電池，其特征在于還包括蓄電池，并接所述電冰箱、太陽能電池和蓄電池的控制器，所述控制器內(nèi)設(shè)有蓄電池充電電路與壓縮機(jī)供電電路及可選擇接通兩電路之一的第一切換器，所述控制器的微處理器根據(jù)輸入信號控制第一切換器動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏驅(qū)動(dòng)制冷裝置，其特征在于所述蓄電池充電電路并接有太陽能電池自放電電路和可選擇接通所述蓄電池充電電路與太陽能電池自放電電路兩者之一的第二切換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏驅(qū)動(dòng)制冷裝置，其特征在于所述太陽能電池自放電電路中設(shè)置可調(diào)電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光伏驅(qū)動(dòng)制冷裝置，其特征在于還包括用以切斷所述蓄電池向冰箱供電電路的第三切換器。
5.一種控制根據(jù)權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)所述光伏驅(qū)動(dòng)制冷裝置的方法，控制器的微處理器根據(jù)制冷裝置的設(shè)定溫度與實(shí)測溫度確定壓縮機(jī)是否工作并輸出信號進(jìn)行控制，其特征在于若微處理器確定壓縮機(jī)需工作，則執(zhí)行壓縮機(jī)供電步驟；否則，執(zhí)行電池充放電步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述方法，其特征在于所述壓縮機(jī)供電步驟包括以下步驟微處理器控制第一切換器接通壓縮機(jī)供電電路，并判斷蓄電池工作狀態(tài)和電能參數(shù)，當(dāng)蓄電池電能參數(shù)小于第一參數(shù)值大于第二參數(shù)值且蓄電池處于非放電狀態(tài)，或者當(dāng)蓄電池電能參數(shù)小于第二參數(shù)值，控制第三切換器斷開蓄電池與壓縮機(jī)的連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述方法，其特征在于所述的第二參數(shù)值的數(shù)值范圍是30％～35％，第一參數(shù)值的數(shù)值范圍是50％～55％。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述方法，其特征在于所述電池充放電步驟包括以下步驟微處理器控制第一切換器斷開壓縮機(jī)供電電路并判斷蓄電池電能參數(shù)，若蓄電池電能參數(shù)小于第三數(shù)值，則接通蓄電池充電電路；若蓄電池電能參數(shù)大于第三數(shù)值，則接通自放電電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述方法，其特征在于所述第三數(shù)值是100％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光伏驅(qū)動(dòng)制冷裝置，包括裝有直流壓縮機(jī)的電冰箱、向冰箱提供直流電源的太陽能電池，其特點(diǎn)是還包括蓄電池，并接所述電冰箱、太陽能電池和蓄電池的控制器，所述控制器內(nèi)設(shè)有蓄電池充電電路與壓縮機(jī)供電電路及可選擇接通兩電路之一的第一切換器，所述控制器的微處理器根據(jù)輸入信號控制第一切換器動(dòng)作。所公開的裝置的控制方法是控制器的微處理器根據(jù)制冷裝置的設(shè)定溫度與實(shí)測溫度確定壓縮機(jī)是否工作并輸出信號進(jìn)行控制，若微處理器確定壓縮機(jī)需工作，則執(zhí)行壓縮機(jī)供電步驟；否則，執(zhí)行電池充電步驟。本發(fā)明具有節(jié)能、環(huán)保、全天候連續(xù)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)?？梢栽诔鞘谢蛘呤请娏?yīng)不足的山村等地區(qū)內(nèi)廣泛應(yīng)用。
文檔編號F25D23/02GK1635320SQ200310117618
公開日2005年7月6日 申請日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者朱軍山, 洪在地, 潘堅(jiān), 張良國, 吳卓 申請人:廣東科龍電器股份有限公司