专利名称：智能太阳能光伏电源控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于太阳能光伏发电技术，主要提出一种智能太阳能光伏电源 控制器。
背景技术：
目前，国内太阳能发电的大力推广应用最大的障碍是发电成本，另外由于 一年中冬天和夏天常规的太阳能发电系统发电量差别很大，再考虑到连续的阴 雨天气，使得太阳能光伏电源系统的使用可靠性、实用性、经济性很不合理， 这也是太阳能推广使用中的一大难题。
发明内容
本实用新型提出一种智能太阳會g光伏电源控制器的目的就在于实现太阳能 电源的各种控制、保护功能及工作模式，实现谷电互补功能，解决太阳能电源 系统的可靠性、实用性、经济性。
本实用新型完成其发明任务采用的技术方案是控制器采用单片机为数据 采集、处理、分析、控制输入和输出的中心单元；
A、 蓄电池充电电源主要由太阳能电池板供给并设置有用以防止反充电和过 充的充电控制电路，其主要由MOS功率管Tl、 T2和三极管Q1、 Q2、 Q3及电 压吸收器TR1组成，充电回路主要由MOS功率管T1、 T2串联构成，Tl用以 充电控制，T2为防反充控制；单片机输出接口接充电控制电路并根据蓄电池电 压采集电路的输入的信号控制充电电路关断；设置有蓄电池电压采集电路，单 片机输入接口通过电阻R21、 R24分压采集蓄电池电压信号；单片机输出接口 通过串联电阻R14连接负载控制保护电路，在蓄电池电压低于设定值时输出信 号关断负载工作；
B、 设置有外部市电转换电路并由单片机控制，即单片机输出接口连接外部 市电充电电路，在蓄电池电压低于设定值并需由外部市电供电时，由单片机输 出接口输出信号控制外部市电转换电路开启；
C、 设置线性稳压电源电路，蓄电池电压信号经过由电感L4、电容C12、
C2组成的丌型滤波电路滄波后，再经三极管Q5、 Q6串联电路稳压j^急压电源， 稳压二极管D7 —端接地， 一端接三极管Q5的基极，稳压三极管Z8接三极管 Q6的基极；
D、 单片机作为脉宽调制的输出端口 PWM 口连接到系统充电电路的三极管 Q14发射极；
E、 单片机输出端口PLC 口通过串联电阻R13接到负载控制电路的MOS 功率管T3的漏极；单片机PLC 口通过检湖倒的电流信号来判断负载是否过流， 一旦检湖倒的电流信号过大，单片机负载电压检测输出端口 LD 口就会立刻发出 信号关断负载，同时14脚发出信号显示GLED快闪指示过流状态。
本实用新型以单片机为控制核心，实现了太阳能电源的各种控制、保护功 能及工作模式，提高了太阳能电源系统的可靠性、实用性、经济性。
图1为单片机控制电路电原理图。
图2为充电电路电原理图。
图3为线性稳压电源控制电路电原理图。
图4为负载控制保护电路电原理图。
图5为外部市电转换电路电原理图。
图6为蓄电池电压采集电路电原理图。
图7为工作模式设置开关电原理图。
图8为外部接线端子图。
具体实施方式
结合附图对本实用新型控制器加以具体说明-
图1单片机控制电路由单片机C8051F330器件、电阻、电容、发光二极管、 端子组成。C4、 C5、 C6、 C10为滤波电容；Ll为双色发光二极管DLED，通过 串联电阻R1、 R2接到单片机端15脚、16脚，用来作为系统状态指示灯；L2 为单绿色发光二极管GLED，通过串联电阻R3接到单片机端14脚，用来作为 光电池充电指示灯；L3为单黄色发光二极管YLED，通过串联电阻R25接到单 片机端17脚，用来作为负载短路故障指示灯；端子J1作为计算机与单片机的
连接端口，单片机7、 8脚分别接入J1接口的7、 4脚，计算IW舰配器接到 Jl，用来向单片机写Af辨和调试。
单片机C8051F330器件是完M成的混合信号片上系统型MCU，采用20 引脚双列直插封装，其9、 10、 11脚为工作模式设置端口SW2、 SW1、 SW0， 分别与拨码开关3、 2、 l脚相连。
单片机的3脚作为脉宽调制(PWM)输出端口PWM口，连接到系统充电 电路的三极管Q14发射极。单片机采用PWM充电控制方式，极大地提高了充 电效率，有利于延长蓄电池的寿命。
单片机的20脚为电池板电压检测输入端口 PVU 口，连接系统充电电路。 通过电阻R8、 R22分压，来检测电池板光照信号，反映了电池板的电压，同时 也是控制状态指示灯的依据。
单片机的19脚为负载电流检测输入端口 PLC 口，通过串联电阻R13接到 负载保护电路的MOS功率管T3的漏极。单片机PLC 口通过检测到的电流信号 来判断负载是否过流， 一旦检测到的电流信号过大，单片机负载电压检湖懒出 端口 LD 口就会立亥拨出信号关断负载，同时14脚发出信号显示GLED快闪指 示过流状态。
单片机的4脚通过电解电容接到5脚接地端，电解电容作为旁路电容，用 于抗干扰。
单片机的5脚为接地端，6脚为电源端。
图2充电电路主要由MOS功率管Tl、 T2和普ilH极管Ql、 Q2 、 Q3及 电压吸收器件TR1组成。其中TR1为双向瞬态电压吸收器件，用于过压保护； 充电回路主要由MOS功率管Tl、 T2串联组成，Tl、 T2均为IRF3205器件， Tl用于充电控制，T2为防反充控制，单片机的12脚为输出端口 DIODE 口， 通过电阻R17接到充电电路中，当蓄电池电压低时，Tl、 T2均为导通状态，电 池M过T1、 T2给蓄电池充电，当蓄电池处于浮充状态时，Tl以20Hz的频率 充电。另外，三极管Q3的基极分另嗾电阻R26、 R19起到电池板短斷呆护功能， 一旦电池板短路，则电池板负极电压升高，Q3导通，T2截止，起到保护作用。
单片机输出端口对充电电路的控制，是根据蓄电池电压状态进行的。如图
6所示，单片机的1脚为蓄电池电压检测输入端口 BATU 口，连接蓄电池电压 采集电路，通过电阻R21、 R24分压采集蓄电池电压信号，来检测蓄电池电压 状态，根据检测到的电压值判断是否过充或过放，当单片机经过数据采集、处 理、分析出蓄电池过充时，就通过输出端口 LD 口停止充电。如图4所示，单 片机的2脚输出端口 LD 口通过串联电阻R14接至lj负载检测电路，控制负载的 通断。当单片机检测到蓄电池电压过低时，通过输出接口使负载关断，停止蓄 电池放电。蓄电池电压采集电路中，二极管D13起至l仮接保护作用，防止单片 机端口烧坏。
图4负载控制保护电路中，单片机输出的的电压信号为高电平，经电阻R14 降压后，Q14, D9分别导通，T3截止，由R13传输T3漏极信号，送入单片机 电流检测端口。其中R12、 R7串联接到MOS功率管T3的栅极，主要用于$|{共 T3驱动信号；另夕卜三极管Q15起到短m护作用；D9是低压降的肖特基二极 管，用于解除短謝尉户的作用；R13与C4串鹏到过流保护作用，R13为限流 电阻，C4为滤波电容。
设置外部市电转换电路，单片机的18脚为交流电充电控制端口 AC《口， 连接外部市电转换电路，用于外部市电转换控制。如图5所示，当蓄电池电压 低于设置值(12V)并需要由外部市电充电时，单片机输出信号(18脚)开启 用来控制外部市电充电回路开启。当蓄电池电量接近充足，蓄电池达到负充电 状态时，单片机控制输出信号(18脚)关闭，用来控制外部市电充电回路关闭。 输出控制信号由J2位置最终输出，左端为负极，连接三极管9013的集电极； 右端为正极，连接到蓄电池正极。
图3所示为线性稳压电源电路，蓄电池电压信号经过由电感L4、电容C12、 C2组成的丌型滤波后，再经三极管Q5、 (^6串联电路稳压成3.25￥稳压电源。 稳压二极管D7 —端接地， 一端接到三极管Q5的基极，使Q5基极稳压到10V; 稳压三极管Z8接到三极管Q6的基极，禾急压值为10V; R30、 R31串,到分 压作用；Cl、 C3、 C7、 C8为滤波电容。线性稳压电源电路采用的是宽输入、 低静态耗电的高效电源电路，控制體机最大耗电可控希依14mA以内。这种 宽输入、低静态耗电的线性稳压电源电^i乍为供电电路，满足12v/24V系统兼 容，降低静态耗电的要求。
图7所示为工作模式设置开关，Wl为8421拨码开关，有5个引脚。4脚 未用，5脚通过微动开关连接到单片机13脚，作为开灯时刻的设置用；1、 2、 3 脚构成8种工作模式，包括纯光控、计算延时、固定延时、6+1模式、调试、 通用等工作方式。
图8为外部接线端子JP1， JP1有6个引脚，分别夕卜接电池板正负极、蓄电 池正负极、负载正负极。其中太阳能电池板白天给蓄电池充电，晚上蓄电池 电量供负载消耗。JP1也可以扩展负载接口，用于同时控制多个负载的开关状态。
权利要求1、一种智能太阳能光伏电源控制器，其特征是控制器采用单片机为数据采集、处理、分析、控制输入和输出的中心单元；A、蓄电池充电电源主要由太阳能电池板供给并设置有用以防止反充电和过充的充电控制电路，其主要由MOS功率管T1、T2和三极管Q1、Q2、Q3及电压吸收器TR1组成，充电回路主要由MOS功率管T1、T2串联构成，T1用以充电控制，T2为防反充控制；单片机输出接口接充电控制电路并根据蓄电池电压采集电路的输入的信号控制充电电路关断；设置有蓄电池电压采集电路，单片机输入接口通过电阻R21、R24分压采集蓄电池电压信号；单片机输出接口通过串联电阻R14连接负载控制保护电路，在蓄电池电压低于设定值时输出信号关断负载工作；B、设置有外部市电转换电路并由单片机控制，即单片机输出接口连接外部市电充电电路，在蓄电池电压低于设定值并需由外部市电供电时，由单片机输出接口输出信号控制外部市电转换电路开启；C、设置线性稳压电源电路，蓄电池电压信号经过由电感L4、电容C12、C2组成的丌型滤波电路滤波后，再经三极管Q5、Q6串联电路稳压成稳压电源，稳压二极管D7一端接地，一端接三极管Q5的基极，稳压三极管Z8接三极管Q6的基极；D、单片机作为脉宽调制的输出端口PWM口连接到系统充电电路的三极管Q14发射极；E、单片机输出端口PLC口通过串联电阻R13接到负载控制电路的MOS功率管T3的漏极。
专利摘要本实用新型属于太阳能光伏发电技术。提出的智能太阳能光伏电源控制器采用单片机为数据采集、处理、分析、控制输入和输出的中心单元；蓄电池充电电源主要由太阳能电池板供给并设置有用以防止反充电和过充的充电控制电路；单片机输出接口接充电控制电路并根据蓄电池电压采集电路的输入的信号控制充电电路关断；设置有蓄电池电压采集电路；单片机输出接口通过串联电阻R14连接负载控制保护电路；设置有外部市电转换电路并由单片机控制；设置线性稳压电源电路；单片机作为脉宽调制的输出端口PWM口连接到系统充电电路的三极管Q14发射极；单片机输出端口PLC口通过串联电阻R13接到负载控制电路的MOS功率管T3的漏极。
文档编号H02J7/35GK201063455SQ20072009099
公开日2008年5月21日 申请日期2007年7月10日 优先权日2007年7月10日
发明者何亚辉 申请人:洛阳尚达太阳能技术有限公司