专利名称：一种太阳能与市电互补控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能光伏离网发电技术领域，特别是一种使得负载用电可在配电网与太阳能蓄电池之间切换的太阳能与市电互补控制器。
背景技术：
太阳能离网发电系统就是利用太阳能光伏原理，白天利用太阳能电池板对蓄电池充电。需要用电时用蓄电池中的电能来驱动负载。但是目前这一系统存在一些问题，比如连续长时间阴雨天，会导致蓄电池能量不足，负载无法正常运行。如负载只有一条供电途径， 即蓄电池供电，则无法保证负载工作的可靠性，进而对负载应用环境中，人们的生产生活造成很大的影响。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种太阳能与市电互补控制器，以实现蓄电池能量不足时，负载供电途径在蓄电池与市电之间的切换，保证负载工作的可靠性。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为一种太阳能与市电互补控制器，包括用于连接蓄电池的电源输入端，和用于连接负载的电源输出端；电源输入端与电源输出端之间的线路上依次设有DC-DC升压模块和DC\AC切换模块；DC\AC切换模块包括直流输入端和用于连接市电的交流输入端，DC-DC升压模块的输入端连接电源输入端，输出端连接DC\AC切换模块的直流输入端；DC\AC切换模块的输出端即电源输出端；还包括中央处理器和电压检测模块；中央处理器控制DC-DC升压模块的启动或关闭；电压检测模块检测电源输入端线路上的电压，并将检测值输出至中央处理器；DC\AC切换模块中设有可控开关，中央处理器根据接收到的电源输入端线路上的电压检测值控制可控开关的导通或关断，从而可实现DC\AC切换模块中输出端与两个输入端之间的导通切换。作为一种改进，本发明还包括连接在蓄电池与太阳能电池之间的充电控制模块； 电压检测模块在检测电源输入端电压，即蓄电池电压的同时，也检测太阳能电池的电压，并将两个电压检测值输出至中央处理器；中央处理器比较两个电压检测值的大小如果太阳能电池电压高于蓄电池电压，则中央处理器控制充电控制模块，使太阳能电池对蓄电池进行充电。上述电压检测模块以及充电控制模块可分别现有的功能模块单元或相关功能电路，也可采用现有的一体化的太阳能充电控制模块电路；中央处理器可采用现有的微型处理器芯片，如单片机，微型处理器对充电控制模块的控制可利用现有技术。作为一种改进，本发明还包括通信模块；中央处理器通过通信模块连接上位机，并将当前负载供电状态信息输出至上位机。中央处理器对本发明控制器中其它各模块的控制参数皆可通过上位机进行更改，控制参数包括触发负载供电途径切换的电压限值等。优选的，本发明中通信模块为红外通信模块，可利用现有的红外发射接收技术实现。上位机对中央处理器进行参数修改的相关终端软件可利用现有成熟软件编程技术实现。作为一种改进，本发明中，电源输入端与电源输出端之间还设有短路保护模块；短路保护模块检测线路上的电流，并判断是否出现过流情况；如果出现过流情况，短路保护模块则切断线路，进入保护状态，同时将保护状态信号输出至中央处理器中；中央处理器可解除短路保护模块的保护状态，使负载与蓄电池之间的线路恢复导通。具体的，短路保护模块可采用现有的短路保护电路；其功能也可利用现有电子电路技术通过由比较器、可控开关等组成的电路模块实现。作为一种改进，DC\AC切换模块中还包括继电器，继电器为现有的转换型继电器； 继电器中包含两个触点组，两个触点组的静触点分别连接负载，每个触点组的两个动触点分别连接DC\AC切换模块的交流输入端和直流输入端；可控开关的导通或关断可使得继电器每个触点组的静触点在两个动触点之间导通切换，从而实现负载供电在市电与蓄电池之间的切换。进一步的，上述DC\AC切换模块中，继电器线圈得电时，其两个触点组中，静触点皆与连接交流输入端的动触点相导通。可控开关为三极管，三极管的基极连接中央处理器， 发射极接地；继电器线圈连接在直流电源与三极管的发射极之间。优选的，本发明中DC-DC升压模块为推挽式直流升压模块，这种升压模块的升压效率较高，可提高蓄电池对负载供电的效率。本发明在应用时，电压检测模块持续检测蓄电池电源输出端的电压，并将检测值传输给中央处理器，当蓄电池因为长时间阴雨天气或者其他原因电量不足时，中央处理器可通过将电压检测值与电压参考值进行比较，根据比较结果启动负载供电的切换；供电切换时，中央处理器向DC\AC切换模块中的可控开关发出控制信号，使得可控开关导通，进而继电器线圈得电，继电器触点导通切换，负载即可由市电进行供电。具体的，本发明中中央处理器可采用现有的微型处理器，如单片机等。中央处理器的相关控制程序可利用现有成熟软件编程技术实现。本发明的有益效果为通过控制太阳能蓄电池与市电之间适时的切换，避免了太阳能能源不足引起的负载供电中断情况，保证了负载工作的可靠性，可适用于照明灯，信号灯，监控设备等多种阻性或者容性负载。同时，本发明中的短路保护模块可避免蓄电池供电时，负载短路对供电系统造成的损坏；上位机和通信模块的设置，使得中央处理器对负载供电途径进行切换时的电压临界点可以改变，故本发明可以根据蓄电池性能以及应用环境设定多种不同工作模式，以便对蓄电池的充放电进行精确控制。
图1所示为本发明的一种实施例结构原理框
图2所示为本发明的另一种实施例结构原理框图；图3所示为本发明的第三种实施例结构原理框图；图4所示为本发明中DC\AC切换模块的电路原理图。
具体实施方式
为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图和具体实施方式
作进一步描述。结合图1至图4，本发明的太阳能与市电互补控制器，包括用于连接蓄电池的电源输入端，和用于连接负载的电源输出端；电源输入端与电源输出端之间的线路上依次设有 DC-DC升压模块和DC\AC切换模块；DC\AC切换模块包括直流输入端和用于连接市电的交流输入端，DC-DC升压模块的输入端连接电源输入端，输出端连接DC\AC切换模 块的直流输入端；DC\AC切换模块的输出端即电源输出端；还包括中央处理器和电压检测模块；中央处理器控制DC-DC升压模块的启动或关闭；电压检测模块检测电源输入端线路上的电压，并将检测值输出至中央处理器；DC\AC切换模块中设有可控开关，中央处理器根据接收到的电源输入端线路上的电压检测值控制可控开关的导通或关断，从而可实现DC\AC切换模块中输出端与两个输入端之间的导通切换。本发明中DC-DC升压模块采用现有直流升压模块电路，DC\AC切换模块的电路原理图如图4所示，中央处理器选用单片机或其它现有的微型处理器，可控开关为三极管 QA2，其基极连接中央处理器MCU，当MCU向可控开关的基极输出高电平时，三极管导通；连接可控开关QA2的继电器KAl线圈得电，其静触点从位于直流输入端的动触点上切换至位于交流输入端的动触点上，使得负载的供电切换至由市电提供。本发明在应用时，电压检测模块持续检测蓄电池电源输出端的电压，并将检测值传输给中央处理器，当蓄电池因为长时间阴雨天气或者其他原因电量不足时，中央处理器可通过将电压检测值与参考值进行比较，根据比较结果启动负载供电的切换。电压比较的参考值可通过上位机进行设定或修改，上位机与中央处理器之间的通信通过通信模块实现，通信模块优选为红外通信模块。本发明中，DC-DC升压模块与DC-AC切换模块之间还设有短路保护模块；短路保护模块检测线路上的电流，并判断是否出现过流情况；如果出现过流情况，短路保护模块则切断线路，进入保护状态，同时将保护状态信号输出至中央处理器中；中央处理器可解除短路保护模块的保护状态，使线路恢复导通。具体的，短路保护模块可采用现有的短路保护电路；其功能也可利用现有电子电路技术通过由比较器、可控开关等组成的电路模块实现。作为一种改进的实施例，如图2所示，本发明还包括连接在蓄电池与太阳能电池之间的充电控制模块。本实施例中，电压检测模块同时检测电源输入端即蓄电池电压，以及天阳能电池的电压，并将电压检测值输出至中央处理器，中央处理器对接收到的两个电压检测值进行比较，如果比较结果为太阳能电池电压高于蓄电池电压，则中央处理器控制充电控制模块，启动太阳能电池对蓄电池的充电过程。电压检测模块以及充电控制模块可分别选用现有的功能模块单元。进一步的，本发明的第三种实施例如图3所示，其中电压电测模块与充电控制模块采用现有的一体化的太阳能充电控制模块电路，中央处理器对太阳能充电控制模块电路的控制方法采用现有控制方法。本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。
权利要求
1.一种太阳能与市电互补控制器，包括用于连接蓄电池的电源输入端，和用于连接负载的电源输出端；其特征是电源输入端与电源输出端之间的线路上依次设有DC-DC升压模块和DC\AC切换模块； DC\AC切换模块包括直流输入端和用于连接市电的交流输入端，DC-DC升压模块的输入端连接电源输入端，输出端连接DC\AC切换模块的直流输入端；DC\AC切换模块的输出端即电源输出端；还包括中央处理器和电压检测模块；中央处理器控制DC-DC升压模块的启动或关闭； 电压检测模块检测电源输入端线路上的电压，并将检测值输出至中央处理器；DC\AC切换模块中设有可控开关，中央处理器根据接收到的电源输入端线路上的电压检测值控制可控开关的导通或关断，从而可实现DC\AC切换模块中输出端与两个输入端之间的导通切换。
2.根据权利要求1所述的太阳能与市电互补控制器，其特征是，还包括连接在蓄电池与太阳能电池之间的充电控制模块；电压检测模块在检测电源输入端电压，即蓄电池电压的同时，也检测太阳能电池的电压，并将两个电压检测值输出至中央处理器；中央处理器比较两个电压检测值的大小如果太阳能电池电压高于蓄电池电压，则中央处理器控制充电控制模块，使太阳能电池对蓄电池进行充电。
3.根据权利要求1所述的太阳能与市电互补控制器，其特征是，还包括通信模块；中央处理器通过通信模块连接上位机，并将当前负载供电状态信息输出至上位机。
4.根据权利要求1所述的太阳能与市电互补控制器，其特征是，电源输入端与电源输出端之间还设有短路保护模块；短路保护模块检测线路上的电流，并判断是否出现过流情况；如果出现过流情况，短路保护模块则切断线路，进入保护状态，同时将保护状态信号输出至中央处理器中；中央处理器可解除短路保护模块的保护状态，使线路恢复导通。
5.根据权利要求1至4任一项所述的太阳能与市电互补控制器，其特征是，DC\AC切换模块中还包括继电器，继电器为转换型继电器；继电器中包含两个触点组，两个触点组的静触点分别连接负载，每个触点组的两个动触点分别连接DC\AC切换模块的交流输入端和直流输入端；可控开关的导通或关断可使得继电器每个触点组的静触点在两个动触点之间导通切换。
6.根据权利要求3所述的太阳能与市电互补控制器，其特征是，所述通信模块为红外通信模块。
7.根据权利要求5所述的太阳能与市电互补控制器，其特征是，继电器线圈得电时，其两个触点组中，静触点皆与连接交流输入端的动触点相导通。
8.根据权利要求5所述的太阳能与市电互补控制器，其特征是，所述可控开关为三极管，三极管的基极连接中央处理器，发射极接地；继电器线圈连接在直流电源与三极管的发射极之间。
9.根据权利要求1至4任一项所述的太阳能与市电互补控制器，其特征是，所述DC-DC 升压模块为推挽式直流升压模块。
全文摘要
本发明公开一种太阳能与市电互补控制器，其在应用时连接在蓄电池与负载之间；包括中央处理器、电压检测模块、DC-DC升压模块和DC\AC切换模块；DC\AC切换模块包括连接蓄电池的直流输入端和连接市电的交流输入端，输出端连接负载；电压检测模块检测蓄电池输出端的电压，并将检测值输出至中央处理器；DC\AC切换模块中设有可控开关，太阳能源不足造成蓄电池供电不足电压较低时，中央处理器根据接收到的电压检测值控制可控开关导通，使得DC\AC切换模块中输出端与两个输入端之间的导通发生切换，进而负载供电途径从蓄电池供电切换至市电供电上，本发明可广泛应用于容性或者阻性负载的供电线路中，保证负载工作的可靠性。
文档编号H02J9/06GK102368633SQ20111039663
公开日2012年3月7日 申请日期2011年12月3日 优先权日2011年12月3日
发明者严有权, 易宁 申请人:南京普天大唐信息电子有限公司