專利名稱：一種無觸點(diǎn)低壓光伏控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種太陽能轉(zhuǎn)換成電能的電子控制裝置，具體涉及一種具有防止過飽和充電和過分放電以及防止反向放電的這類控制器，尤指一種能降低工作過程的電能損耗，從而提高太陽能利用率的電子控制器。
背景技術(shù)：
太陽能作為一種新型能源已越來越成熟，其應(yīng)用也更趨向廣泛。由于它是一種新型綠色能源，具有代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源的優(yōu)勢，因而越來越受到人們的關(guān)注。目前，人們已開發(fā)出太陽能發(fā)電并將電能儲存于蓄電池的裝置。由于太陽能轉(zhuǎn)換成電能會受到日夜交替以及天氣變化的影響，夜間和陰雨天不能發(fā)電，而太陽能轉(zhuǎn)換器與蓄電池又連成一體，從而會導(dǎo)致蓄電池向太陽能轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生反向充電而浪費(fèi)電能問題的出現(xiàn)，以致造成系統(tǒng)工作效率很低；另外，當(dāng)蓄電池充電飽和時，繼續(xù)充電將會對蓄電池造成危害，而當(dāng)蓄電池壓降太低時，繼續(xù)使用也會對蓄電池造成危害，進(jìn)而影響電池的使用壽命。
為此，廠家和研究開發(fā)者針對上述存在問題，為太陽能的轉(zhuǎn)換過程已開發(fā)出這樣一種控制器，其一是防止夜間和陰雨天蓄電池的反向放電；其二是防止蓄電池過飽和充電；其三是防止蓄電池低壓使用。這種控制器的出現(xiàn)對于太陽能轉(zhuǎn)換成電能的利用具有重要的實(shí)際意義。目前，控制器技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)是利用二極管的單向?qū)щ娦詠碛枰詫?shí)現(xiàn)。
但是，現(xiàn)今太陽能發(fā)電裝置價格仍然昂貴、其電轉(zhuǎn)換效率低，影響了太陽能的應(yīng)用，采用二極管的單向?qū)щ娦越鉀Q反向放電的方法會進(jìn)一步加深這一問題。二極管自身的壓降在正向充電過程中會損耗許多電能，較大程度上影響了太陽能轉(zhuǎn)換成電能的利用。如何提高太陽能轉(zhuǎn)換的利用率以及防止蓄電池反向放電的問題在實(shí)際應(yīng)用中就顯得十分突出。
實(shí)用新型內(nèi)容本發(fā)明創(chuàng)造主要提出一種提高太陽能轉(zhuǎn)換利用率的控制器。該控制器具有防止蓄電池反向放電的作用，同時，能夠減少充電過程中的電能損耗，從而提高太陽能轉(zhuǎn)換成電能的利用率。
本實(shí)用新型的目的還在于所提供的控制器具有防止蓄電池過飽和充電的作用，從而保護(hù)蓄電池，延長其使用壽命。
本本實(shí)用新型的目的還在于所提供的控制器還具有防止蓄電池低壓和過流使用的作用，從而進(jìn)一步保護(hù)蓄電池，延長其使用壽命。
其主要目的由以下方案實(shí)現(xiàn)一種無觸點(diǎn)低壓光伏控制器，包括一個光照強(qiáng)度的電子檢測電路，它依據(jù)光照射的情形，產(chǎn)生一個代表光強(qiáng)度的電信號，作為輸入控制信號；一個開閉控制電子電路，依據(jù)上述輸入控制信號，使其二個控制端處于開斷或閉合；其主要特點(diǎn)是，開閉控制電子電路包含一對場效應(yīng)管，兩個場效應(yīng)管以其背靠背的方式連接，開閉控制電子電路的控制端與該對場效應(yīng)管的其它輸出端連接，而該對場效應(yīng)管的控制端則與上述輸入控制信號連接。
本實(shí)用新型的第二個目的由下列方案實(shí)現(xiàn)上述方案中，還包括有一個蓄電池充電飽和檢測電子電路，它依據(jù)蓄電池的電極，產(chǎn)生一個代表端電壓大小的電信號，作為輸入控制信號；一個光強(qiáng)度和充電飽和信號集合電路，它將上述代表光強(qiáng)度的電信號和代表端電壓大小的電信號進(jìn)行匯合，并產(chǎn)生一個共同的輸入控制信號；上述開閉控制電子電路，依據(jù)上述共同的輸入控制信號，使其二個控制端處于開斷或閉合。
上述光強(qiáng)度和充電飽和信號集合電路，系綜合光強(qiáng)度的電信號和端電壓的電信號進(jìn)行判斷，當(dāng)光強(qiáng)度太低或端電壓太高時，則產(chǎn)生的輸入控制信號應(yīng)當(dāng)導(dǎo)致上述開閉控制電子電路的控制端處于開斷的狀態(tài)；當(dāng)光強(qiáng)度較高可以滿足充電要求而且蓄電池端電壓未達(dá)到額定值時，則產(chǎn)生的輸入控制信號應(yīng)當(dāng)導(dǎo)致上述開閉控制電子電路的控制端處于導(dǎo)通的狀態(tài)。
為進(jìn)一步實(shí)施本實(shí)用新型的其他目的上述方案中，還包括有
一個負(fù)載過流檢測電子電路，它依據(jù)負(fù)載的電流，產(chǎn)生一個代表負(fù)載電流大小的電信號；一個負(fù)載控制電子電路，它依據(jù)上述負(fù)載過流檢測電子電路提供的電信號，控制一個場效應(yīng)管的控制端，并由該場效應(yīng)管的輸出端控制負(fù)載電路的連通。
上述方案中，還包括有一個蓄電池低壓檢測電子電路，它依據(jù)蓄電池的電極，產(chǎn)生一個代表端電壓大小的電信號，作為輸入控制信號；一個過載和過放信號集合電路，它將上述負(fù)載過流檢測電子電路產(chǎn)生的代表負(fù)載電流大小的電信號和蓄電池低壓檢測電子電路產(chǎn)生的代表端電壓大小的電信號進(jìn)行匯合，并產(chǎn)生一個共同的輸入控制信號；上述負(fù)載控制電子電路，依據(jù)上述過載和過放信號集合電路的共同輸入控制信號，作為場效應(yīng)管控制端的輸入，并由該場效應(yīng)管的輸出端控制負(fù)載電路的連通。


圖1是本實(shí)用新型一種具體的防止反向充電和防止過飽和充電的具體實(shí)施結(jié)構(gòu)電路圖。
圖2是本實(shí)用新型一種具體的防止蓄電池低壓和過流使用的具體實(shí)施結(jié)構(gòu)電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
參照圖1，光照強(qiáng)度的檢測電子電路包括比較器LM324(1)、晶體管BG1以及電阻R1-R6，當(dāng)光強(qiáng)度太低時，總有一個時刻SPV(-)大于零，不能滿足蓄電池的充電要求，此時比較器LM324(1)輸出端A端將為高電平，該低電平使晶體管BG1處于飽和狀態(tài)，使B端為高電平；當(dāng)光強(qiáng)度較強(qiáng)可以滿足蓄電池的充電要求時，光伏電池板產(chǎn)生的電壓小于蓄電池電壓，此時比較器LM324(1)輸出端A端將為低電平，該低電平使晶體管BG1處于截止，B端呈現(xiàn)低電平。蓄電池充電飽和檢測電子電路包括比較器LM324(2)、二極管D1、電容C1以及電阻R7-R11，當(dāng)蓄電池充電飽和時，比較器LM324(2)的輸出端C端將為高電平；當(dāng)蓄電池充電未飽和時，比較器LM324(2)的輸出端C端將為低電平。光強(qiáng)度和充電飽和信號集合電路包括或門IC6、電阻R12和電容C2，當(dāng)B端或C端為高電平時，或門IC6的輸出端D端為高電平；當(dāng)B端和C端為低電平時，或門IC6輸出端D端將輸出低電平。開閉控制電子電路包括二個晶體管BG2和BG3、電阻R13-R18、兩個二極管D2、D3以及兩個場效應(yīng)管MOSFET(1)、MOSFET(2)，其中，兩個場效應(yīng)管MOSFET1(1)和MOSFET(2)以背靠背的方式連接，當(dāng)D端為高電平時，晶體管BG2處于截止?fàn)顟B(tài)，E端為高電平，使F端的晶體管BG3也處于截止?fàn)顟B(tài)，F(xiàn)端懸空，因此，兩個場效應(yīng)管MOSFET(1)、MOSFET(2)柵源兩端電位相同，場效應(yīng)管斷開，從而切斷對蓄電池的充電，由于兩個場效應(yīng)管以背靠背的方式連接，因此，電路斷開完全，不會存在漏電；當(dāng)D端為低電平時，晶體管BG2處于導(dǎo)通狀態(tài)，E端為低電平，使F端的晶體管BG3也處于導(dǎo)通狀態(tài)，F(xiàn)端為高電平，因此，兩個場效應(yīng)管導(dǎo)通，從而對蓄電池進(jìn)行充電，當(dāng)兩個場效應(yīng)管導(dǎo)通時，其損耗的壓降非常小，因而可以降低電能損耗。
參照圖2，負(fù)載過流檢測電子電路包括比較器IC3(1)、電阻R19-R21、電容C3，當(dāng)負(fù)載較大或者出現(xiàn)短路時，IC3(1)輸出端處于高電平，當(dāng)負(fù)載正常時，IC3(1)輸出端處于低電平。蓄電池低壓檢測電子電路包括比較器IC3(2)、電阻R22-R25、電容C4以及二極管D4，當(dāng)蓄電池電壓太低時，比較器IC3(2)將輸出低電平，當(dāng)蓄電池電壓正常時，比較器IC3(2)將輸出高電平。過載和過放信號集合電路包含異或門IC4及與門OC5、電阻R26-R28、晶體管BG4、穩(wěn)壓管D，比較器IC3(1)的輸出經(jīng)異或門IC4轉(zhuǎn)換后的信號，與比較器IC3(2)輸出信號共同經(jīng)過與門OC5，由與門OC5的輸出作為晶體管BG4的控制信號，并由B點(diǎn)的輸出作為過載和過放信號集合電路的輸出端，只要蓄電池電壓太低或者負(fù)載電流過流時，與門OC5將輸出低電平，使晶體管BG4截止，B點(diǎn)為低電平；反之，當(dāng)蓄電池電壓正常并且負(fù)載電流正常時，與門OC5將輸出高電平，使晶體管BG4導(dǎo)通，B點(diǎn)為高電平。負(fù)載控制電子電路包含場效應(yīng)管MOSFET(3)，該場效應(yīng)管MOSFET(3)的導(dǎo)通由B點(diǎn)電位控制，當(dāng)B點(diǎn)為低電平時，將使場效應(yīng)管MOSFET(3)斷開，從而切斷負(fù)載電路，以保護(hù)蓄電池；當(dāng)B點(diǎn)為高電平時，將使場效應(yīng)管MOSFET(3)導(dǎo)通，以維持負(fù)載電路處于導(dǎo)通的狀態(tài)。當(dāng)短路或負(fù)載過流發(fā)生后，由于比較器IC3(1)可以保持狀態(tài)，即使隨后電路正常，場效應(yīng)管MOSFET(3)也會保持?jǐn)嚅_，因此，還設(shè)置了短路或過流恢復(fù)電路，它包含晶體管BG5、電阻R29-R31、電容C5以及按紐K，按下按紐K，隨后可以恢復(fù)工作。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)或有益效果至此，我們可以看到本實(shí)用新型從降低控制器壓降的方面減少了電路的損耗，從而提高了太陽能的利用率，而且在防止蓄電池過飽和充電以及防止蓄電池過流使用等方面與傳統(tǒng)控制器相比也更為有效。采用計算機(jī)進(jìn)行仿真，其結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種無觸點(diǎn)低壓光伏控制器，包括一個光照強(qiáng)度的電子檢測電路，它依據(jù)光照射的情形，產(chǎn)生一個代表光強(qiáng)度的電信號，作為輸入控制信號；一個開閉控制電子電路，依據(jù)上述輸入控制信號，使其二個控制端處于開斷或閉合；其特征在于，開閉控制電子電路包含一對場效應(yīng)管，兩個場效應(yīng)管以其背靠背的方式連接，開閉控制電子電路的控制端與該對場效應(yīng)管的其它輸出端連接，而該對場效應(yīng)管的控制端則與上述輸入控制信號連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的控制器，其特征在于，它還包括有一個蓄電池充電飽和檢測電子電路，它依據(jù)蓄電池的電極，產(chǎn)生一個代表端電壓大小的電信號，作為輸入控制信號；一個光強(qiáng)度和充電飽和信號集合電路，它將上述代表光強(qiáng)度的電信號和代表端電壓大小的電信號進(jìn)行匯合，并產(chǎn)生一個共同的輸入控制信號；上述開閉控制電子電路，依據(jù)上述共同的輸入控制信號，使其二個控制端處于開斷或閉合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的控制器，其特征在于，它還包括有一個負(fù)載過流檢測電子電路，它依據(jù)負(fù)載的電流，產(chǎn)生一個代表負(fù)載電流大小的電信號；一個負(fù)載控制電子電路，它依據(jù)上述負(fù)載過流檢測電子電路提供的電信號，控制一個場效應(yīng)管的控制端，并由該場效應(yīng)管的輸出端控制負(fù)載電路的連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的控制器，其特征在于，它還包括有一個蓄電池低壓檢測電子電路，它依據(jù)蓄電池的電極，產(chǎn)生一個代表端電壓大小的電信號，作為輸入控制信號；一個過載和過放信號集合電路，它將上述負(fù)載過流檢測電子電路產(chǎn)生的代表負(fù)載電流大小的電信號和蓄電池低壓檢測電子電路產(chǎn)生的代表端電壓大小的電信號進(jìn)行匯合，并產(chǎn)生一個共同的輸入控制信號；上述負(fù)載控制電子電路，依據(jù)上述過載和過放信號集合電路的共同輸入控制信號，作為場效應(yīng)管控制端的輸入，并由該場效應(yīng)管的輸出端控制負(fù)載電路的連通。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種太陽能轉(zhuǎn)換成電能的防止反向放電的電子控制裝置。其主要特點(diǎn)是，該裝置采用場效應(yīng)管搭建成的開閉控制電路，并利用場效應(yīng)管背靠背的連接結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)正向充電的導(dǎo)通與反向放電的截止，從而防止夜間或陰雨天電能的浪費(fèi)，并降低充電過程的電能損耗，進(jìn)而提高了太陽能轉(zhuǎn)換的利用率。另外，該實(shí)用新型還兼具有防止蓄電池過飽和充電，以及防止蓄電池低壓和過流使用的作用。
文檔編號H02J7/35GK2817178SQ20052006051
公開日2006年9月13日 申請日期2005年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月22日
發(fā)明者崔巖 申請人:汕頭大學(xué)