專利名稱：一種太陽能與市電互補控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型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蓄電池充電。需要用電時用蓄電池中的電能來驅(qū)動負(fù)載。但是目前這一系統(tǒng)存在一些問題，比如連續(xù)長時間陰雨天，會導(dǎo)致蓄電池能量不足，負(fù)載無法正常運行。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。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型提供一種太陽能與市電互補控制器，以實現(xiàn)蓄電池能量不足時，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。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案為一種太陽能與市電互補控制器， 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模塊；中央處理器控制DC-DC升壓模塊的啟動或關(guān)閉；電壓檢測模塊檢測電源輸入端線路上的電壓，并將檢測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值控制可控開關(guān)的導(dǎo)通或關(guān)斷，從而可實現(xiàn)DC\AC切換模塊中輸出端與兩個輸入端之間的導(dǎo)通切換。作為一種改進(jìn)，本實用新型還包括連接在蓄電池與太陽能電池之間的充電控制模塊；電壓檢測模塊在檢測電源輸入端電壓，即蓄電池電壓的同時，也檢測太陽能電池的電壓，并將兩個電壓檢測值輸出至中央處理器；中央處理器比較兩個電壓檢測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，使太陽能電池對蓄電池進(jìn)行充電。上述電壓檢測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)，本實用新型還包括通信模塊；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)。中央處理器對本實用新型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，本實用新型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)實現(xiàn)。上位機(jī)對中央處理器進(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)實現(xiàn)。作為一種改進(jìn)，本實用新型中，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)，同時將保護(hù)狀態(tài)信號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; 繼電器中包含兩個觸點組，兩個觸點組的靜觸點分別連接負(fù)載，每個觸點組的兩個動觸點分別連接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觸點組的靜觸點在兩個動觸點之間導(dǎo)通切換，從而實現(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，其兩個觸點組中，靜觸點皆與連接交流輸入端的動觸點相導(dǎo)通。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。優(yōu)選的，本實用新型中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聞，可提聞畜電池對負(fù)載供電的效率。本實用新型在應(yīng)用時，電壓檢測模塊持續(xù)檢測蓄電池電源輸出端的電壓，并將檢測值傳輸給中央處理器，當(dāng)蓄電池因為長時間陰雨天氣或者其他原因電量不足時，中央處理器可通過將電壓檢測值與電壓參考值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果啟動負(fù)載供電的切換；供電切換時，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，使得可控開關(guān)導(dǎo)通， 進(jìn)而繼電器線圈得電，繼電器觸點導(dǎo)通切換，負(fù)載即可由市電進(jìn)行供電。具體的，本實用新型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)實現(xiàn)。本實用新型的有益效果為通過控制太陽能蓄電池與市電之間適時的切換，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， 信號燈，監(jiān)控設(shè)備等多種阻性或者容性負(fù)載。同時，本實用新型中的短路保護(hù)模塊可避免蓄電池供電時，負(fù)載短路對供電系統(tǒng)造成的損壞；上位機(jī)和通信模塊的設(shè)置，使得中央處理器對負(fù)載供電途徑進(jìn)行切換時的電壓臨界點可以改變，故本實用新型可以根據(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，以便對蓄電池的充放電進(jìn)行精確控制。

圖I所示為本實用新型的一種實施例結(jié)構(gòu)原理框圖；圖2所示為本實用新型的另一種實施例結(jié)構(gòu)原理框圖；圖3所示為本實用新型的第三種實施例結(jié)構(gòu)原理框圖；圖4所示為本實用新型中DC\AC切換模塊的電路原理圖。
具體實施方式
為使本實用新型的內(nèi)容更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
作進(jìn)一步描述。結(jié)合圖I至圖4，本實用新型的太陽能與市電互補控制器，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模塊；中央處理器控制DC-DC升壓模塊的啟動或關(guān)閉；電壓檢測模塊檢測電源輸入端線路上的電壓，并將檢測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值控制可控開關(guān)的導(dǎo)通或關(guān)斷，從而可實現(xiàn)DC\AC切換模塊中輸出端與兩個輸入端之間的導(dǎo)通切換。本實用新型中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，三極管導(dǎo)通； 連接可控開關(guān)QA2的繼電器KAl線圈得電，其靜觸點從位于直流輸入端的動觸點上切換至位于交流輸入端的動觸點上，使得負(fù)載的供電切換至由市電提供。本實用新型在應(yīng)用時，電壓檢測模塊持續(xù)檢測蓄電池電源輸出端的電壓，并將檢測值傳輸給中央處理器，當(dāng)蓄電池因為長時間陰雨天氣或者其他原因電量不足時，中央處理器可通過將電壓檢測值與參考值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果啟動負(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現(xiàn)，通信模塊優(yōu)選為紅外通信模塊。本實用新型中，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)，同時將保護(hù)狀態(tài)信號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現(xiàn)。作為一種改進(jìn)的實施例，如圖2所示，本實用新型還包括連接在蓄電池與太陽能電池之間的充電控制模塊。本實施例中，電壓檢測模塊同時檢測電源輸入端即蓄電池電壓， 以及天陽能電池的電壓，并將電壓檢測值輸出至中央處理器，中央處理器對接收到的兩個電壓檢測值進(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，啟動太陽能電池對蓄電池的充電過程。電壓檢測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，本實用新型的第三種實施例如圖3所示，其中電壓電測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。本實用新型中所述具體實施案例僅為本實用新型的較佳實施案例而已，并非用來限定本實用新型的實施范圍。即凡依本實用新型申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)作為本實用新型的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求1.一種太陽能與市電互補控制器，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模塊；中央處理器控制DC-DC升壓模塊的啟動或關(guān)閉； 電壓檢測模塊檢測電源輸入端線路上的電壓，并將檢測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值控制可控開關(guān)的導(dǎo)通或關(guān)斷，從而可實現(xiàn)DC\AC切換模塊中輸出端與兩個輸入端之間的導(dǎo)通切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能與市電互補控制器，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；電壓檢測模塊在檢測電源輸入端電壓，即蓄電池電壓的同時，也檢測太陽能電池的電壓，并將兩個電壓檢測值輸出至中央處理器；中央處理器比較兩個電壓檢測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，使太陽能電池對蓄電池進(jìn)行充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能與市電互補控制器，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I所述的太陽能與市電互補控制器，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)，同時將保護(hù)狀態(tài)信號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I至4任一項所述的太陽能與市電互補控制器，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；繼電器中包含兩個觸點組，兩個觸點組的靜觸點分別連接負(fù)載，每個觸點組的兩個動觸點分別連接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觸點組的靜觸點在兩個動觸點之間導(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控制器，其特征是，繼電器線圈得電時，其兩個觸點組中，靜觸點皆與連接交流輸入端的動觸點相導(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I至4任一項所述的太陽能與市電互補控制器，其特征是，所述DC-DC 升壓模塊為推挽式直流升壓模塊。
專利摘要本實用新型公開一種太陽能與市電互補控制器，其在應(yīng)用時連接在蓄電池與負(fù)載之間；包括中央處理器、電壓檢測模塊、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；電壓檢測模塊檢測蓄電池輸出端的電壓，并將檢測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，中央處理器根據(jù)接收到的電壓檢測值控制可控開關(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，本實用新型可廣泛應(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H02J9/06GK202353305SQ20112049711
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月3日
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