專利名稱：屋頂太陽能光伏供電的建筑內(nèi)照明標(biāo)志系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽能電池供電的應(yīng)用，更具體的說是一種屋頂太陽能光伏電池供電在建筑內(nèi)照明標(biāo)志系統(tǒng)上的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
太陽能是一種可再生能源，取之不盡，用之不竭，卻沒有得到很好的利用，被白白浪費(fèi)。目前在我國，利用屋頂光伏電池供電尚處于研究階段。其利用的主要難點(diǎn)在于1、光伏供電成本過高，價(jià)格是電網(wǎng)供電的兩倍，將光伏供電并入電網(wǎng)使用不切實(shí)際。2、光伏供電的功率輸出均衡性較差，難以實(shí)現(xiàn)與用電設(shè)備的功率適配；既使采用了最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)，也未必能使負(fù)載處在最佳工況下獲得較高效率，而且最大功率點(diǎn)跟蹤裝置本身也有一定的功率損失。3、建筑內(nèi)使用的用電設(shè)備，其電氣參數(shù)一般都是按照電網(wǎng)供電而設(shè)計(jì)的，如果實(shí)行光伏供電，不僅需對(duì)光伏供電進(jìn)行逆變，還需要對(duì)電器進(jìn)行某些改造，為此得增加投入和降低效率。4、通常為克服光伏供電與負(fù)載用電的不協(xié)調(diào)，在光伏系統(tǒng)中增加專門儲(chǔ)能設(shè)備——大型蓄電池組，大型蓄電池組的投資較高，其在充放電過程中存在著可觀的電能損失，并且維護(hù)困難，故障頻繁。
建筑物內(nèi)的公共照明標(biāo)志，如安全出口標(biāo)志、疏散標(biāo)志、禁止通行、樓層提醒和消防、急救、報(bào)警、衛(wèi)生等設(shè)施的照明標(biāo)志均是采用電網(wǎng)市電供電并自帶有蓄電池的有源標(biāo)志燈，這些設(shè)施的安裝費(fèi)用和投入運(yùn)行的成本都較高。與市電直接連接且分散安裝的標(biāo)志燈本身亦是建筑物內(nèi)的安全隱患。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供屋頂太陽能光伏供電的建筑內(nèi)照明標(biāo)志系統(tǒng)。將光伏供電應(yīng)用在建筑內(nèi)的公共標(biāo)志系統(tǒng)；即將建筑內(nèi)的安全出口標(biāo)志、疏散標(biāo)志、禁止通行、樓層提醒和消防、急救、報(bào)警、衛(wèi)生等設(shè)施的有源照明標(biāo)志分層或分區(qū)組合成照明標(biāo)志子系統(tǒng)，再將分層或分區(qū)照明標(biāo)志子系統(tǒng)組合成系統(tǒng)，采用光伏供電，并對(duì)光伏供電的建筑內(nèi)照明標(biāo)志系統(tǒng)進(jìn)行智能化的控制。
本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
屋頂太陽能光伏供電的建筑內(nèi)照明標(biāo)志系統(tǒng)，包括屋頂光伏電池陣列，監(jiān)控裝置，照明標(biāo)志，其特征是屋頂光伏電池陣列與各層或各區(qū)市電分別連接到各層或各區(qū)照明標(biāo)志子系統(tǒng)，各層或各區(qū)照明標(biāo)志子系統(tǒng)由若干單臺(tái)照明標(biāo)志并聯(lián)連接組成；單臺(tái)照明標(biāo)志是直流電標(biāo)志燈。
屋頂光伏電池陣列與各層或各區(qū)市電分別連接到各層或各區(qū)監(jiān)控裝置，各層或各區(qū)照明標(biāo)志子系統(tǒng)由若干臺(tái)照明標(biāo)志并聯(lián)連接組成；單臺(tái)照明標(biāo)志是直流電標(biāo)志燈。
在光伏供電功率不足時(shí)，層或區(qū)監(jiān)控裝置通過輸出轉(zhuǎn)換，選擇市電供電；在某層或某區(qū)市電停斷時(shí)，選擇光伏供電；根據(jù)光伏供電的輸出功率變動(dòng)，調(diào)整市電供電和光伏供電比例，實(shí)現(xiàn)光伏供電的最大輸出功率；在市電停斷，光伏供電的輸出功率不足，層或區(qū)監(jiān)控裝置無直流電輸出時(shí)，層或區(qū)監(jiān)控裝置和照明標(biāo)志均由內(nèi)部備有蓄電池供電維持工作。
層或區(qū)監(jiān)控裝置和照明標(biāo)志內(nèi)部均備有蓄電池，加總構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)蓄電能力；層或區(qū)監(jiān)控裝置和照明標(biāo)志內(nèi)部蓄電池均備有充放電保護(hù)電路。
或區(qū)監(jiān)控裝置，包括DC/DC變換單元，AC/DC變換單元，輸出轉(zhuǎn)換單元，蓄電池，監(jiān)控單元，狀態(tài)顯示和照明單元；光伏供電接入DC/DC變換單元后連接至輸出轉(zhuǎn)換單元；同層或區(qū)市電接入AC/DC變換單元后也接至輸出轉(zhuǎn)換單元，輸出轉(zhuǎn)換單元輸出的直流電經(jīng)降壓連接至蓄電池，蓄電池連接到監(jiān)控單元及狀態(tài)顯示和照明單元；輸出轉(zhuǎn)換單元輸出的直流電并聯(lián)連接到照明標(biāo)志子系統(tǒng)；子系統(tǒng)中照明標(biāo)志的故障信號(hào)連接至監(jiān)控單元，并由監(jiān)控單元輸出連接至監(jiān)控中心。
照明標(biāo)志，包括DC/DC變換單元，帶保護(hù)電路的蓄電池，控制芯片，狀態(tài)顯示及標(biāo)志光源組件；層或區(qū)監(jiān)控裝置輸出的直流電，連接至照明標(biāo)志中的DC/DC變換單元后連接至蓄電池、控制芯片、狀態(tài)顯示和標(biāo)志光源組件；蓄電池也連接到控制芯片、狀態(tài)顯示及標(biāo)志光源組件；控制芯片又連接到狀態(tài)顯示及標(biāo)志光源組件，并控制蓄電池保護(hù)電路；控制芯片將檢測(cè)到的照明標(biāo)志故障信號(hào)回饋連接至本層或區(qū)監(jiān)控裝置中的監(jiān)控單元。
層或區(qū)監(jiān)控裝置和照明標(biāo)志內(nèi)部蓄電池均備有充放電保護(hù)電路，包括多級(jí)DC/DC降壓穩(wěn)壓的恒壓充電電路，繼電器過放保護(hù)電路和可控的繼電器驅(qū)動(dòng)電路；繼電器的常開觸點(diǎn)連接在蓄電池與主負(fù)載之間，可控的繼電器驅(qū)動(dòng)電路在設(shè)定電壓上下限內(nèi)工作，確保斷開主負(fù)載后電壓升高時(shí)蓄電池的過放保護(hù)。
系統(tǒng)功能在其它供電替代光伏供電時(shí)實(shí)現(xiàn)，其它供電包括模擬光伏供電、專線直流電、汽油發(fā)電機(jī)供電、柴油發(fā)電機(jī)供電。
照明標(biāo)志提供一種可更換標(biāo)志光源組件，包括金屬框架、玻璃面板、光源器件和引出線。
本實(shí)用新型采用將建筑物內(nèi)分散安裝的照明標(biāo)志分層或分區(qū)組合成照明標(biāo)志子系統(tǒng)，由各層或各區(qū)監(jiān)控裝置集中供電和調(diào)控；一般情況下，某層或某區(qū)照明標(biāo)志子系統(tǒng)是由光伏供電或市電供電決定于光伏供電的輸出功率及市電供電狀況，當(dāng)光伏供電較充足時(shí)，有較多的層或區(qū)照明標(biāo)志子系統(tǒng)由光伏供電，甚至全部由光伏供電；在某層或某區(qū)市電停斷的特殊情況下，光伏優(yōu)先向某層或某區(qū)供電。當(dāng)陰天或黑夜光伏供電不足時(shí)，改由市電供電，形成光伏供電的變化負(fù)載形式，實(shí)現(xiàn)光伏供電的最大輸出功率匹配。在全部市電斷電而且光伏供電也不足的情況下，由蓄電池供電工作，三種供電選擇由層或區(qū)監(jiān)控裝置和照明標(biāo)志進(jìn)行控制。
由于采用了隨光伏供電功率變化而適配的用電設(shè)計(jì)，隨時(shí)調(diào)整光優(yōu)供電與市電供電的功率分配比例，既使在日照強(qiáng)度較低時(shí)，也能充分利用光伏電能，較好地提高了光伏發(fā)電的利用率。本實(shí)用新型將光伏供電用于建筑物照明顯示標(biāo)志，一幢建筑物的標(biāo)志顯示系統(tǒng)的總功率在2～5千瓦左右，與建筑物屋頂光伏供電能力相匹配；自帶有蓄電池的監(jiān)控裝置和照明標(biāo)志加總構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)較大的蓄電能力，使得太陽能得到充分利用；光伏供電系統(tǒng)線路中的不同電壓采用DC/DC變換，較大提高了效率，簡化了電路，安全可靠；而且投資少，可降低照明標(biāo)志的運(yùn)行成本。
本實(shí)用新型采用光伏供電[或其它供電替代光伏供電]與市電共同向照明標(biāo)志供電，使得層或區(qū)監(jiān)控裝置和照明標(biāo)志中功率器件由長期持續(xù)工作制轉(zhuǎn)變?yōu)殚g歇工作制，增加了可靠性，減少照明標(biāo)志的故障，更換標(biāo)志光源組件更延長了照明標(biāo)志的使用壽命；也為白天建筑內(nèi)某層或區(qū)在市電突然斷電的情況下，提供了另一電源。


圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)工作原理框圖。
圖2為本實(shí)用新型層或區(qū)監(jiān)控裝置結(jié)構(gòu)框圖。
圖3為本實(shí)用新型照明標(biāo)志結(jié)構(gòu)框圖。
圖4為本實(shí)用新型照明標(biāo)志可更換光源組件結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、光伏電池陣列，2、層或區(qū)監(jiān)控裝置[符號(hào)C]，3、照明標(biāo)志[符號(hào)D]，4、層或區(qū)監(jiān)控裝置的DC/DC變換單元，5、AC/DC變換單元，6、輸出轉(zhuǎn)換單元，7、層或區(qū)監(jiān)控裝置帶保護(hù)電路的蓄電池，8、狀態(tài)顯示及照明單元，9、監(jiān)控單元，10、控制芯片，11、狀態(tài)顯示和光源組件，12、照明標(biāo)志的DC/DC變換單元，13、照明標(biāo)志帶保護(hù)電路的蓄電池14、發(fā)光器件，15、引出線，16、金屬框架，17、玻璃面板，B為照明標(biāo)志故障信號(hào)的連線，A為連接監(jiān)控中心的連線。
圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)工作原理框圖。
圖中1、光伏電池陣列；2、層或區(qū)監(jiān)控裝置[符號(hào)C]；3、照明標(biāo)志[符號(hào)D]；B為照明標(biāo)志故障信號(hào)的連線；A為連接監(jiān)控中心的連線。
光伏電池陣列1并聯(lián)連接到各層或區(qū)監(jiān)控裝置2，層或區(qū)監(jiān)控裝置2又并聯(lián)連接到本層各照明標(biāo)志3，監(jiān)控中心也并聯(lián)連接到各層或區(qū)監(jiān)控裝置2；本實(shí)用新型供電電源有三種，接入各層或區(qū)監(jiān)控裝置2的光伏供電，市電220V～，蓄電池；蓄電池裝在各層或區(qū)監(jiān)控裝置2及照明標(biāo)志3之中，均帶有穩(wěn)壓充電和蓄電池保護(hù)電路，其特點(diǎn)是多級(jí)DC/DC降壓穩(wěn)壓的恒壓充電電路，可調(diào)的繼電器驅(qū)動(dòng)電路，繼電器常開觸點(diǎn)，連接在蓄電池和主負(fù)載之間；具體實(shí)現(xiàn)是檢測(cè)蓄電池電壓，調(diào)整繼電器吸合、釋放電壓與蓄電池容許限值電壓匹配的上下限電壓值，即可對(duì)蓄電池的過放進(jìn)行保護(hù)；蓄電池使用單組電壓6-8伏1安時(shí)左右容量的可充電電池，加總構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)較大的蓄電能力；有源照明顯示標(biāo)志3的標(biāo)志故障信號(hào)通過照明標(biāo)志故障信號(hào)的連線B回饋至各層或區(qū)監(jiān)控裝置2，并將監(jiān)測(cè)信號(hào)通過連接監(jiān)控中心的連線A送至監(jiān)控中心；監(jiān)控中心可將控制指令送至各層[或區(qū)]監(jiān)控裝置2；各層或區(qū)監(jiān)控裝置2控制各層或各區(qū)照明標(biāo)志子系統(tǒng)中各照明標(biāo)志3的標(biāo)志顯示照明，為二級(jí)控制。
圖1中給出光伏電池供電線路的參考電壓，主供電線路電壓偏高是為了減少線耗和方便使用，光伏電池陣列1為DC26～32伏，層或區(qū)監(jiān)控裝置2輸出為24伏。光伏電池陣列可以高于36伏。
在光伏供電不具備條件時(shí)，也可使用模擬光伏供電和其它直流供電替代，因此并不改變本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和裝置。
圖2為本實(shí)用新型層或區(qū)監(jiān)控裝置結(jié)構(gòu)框圖。
圖中4、層或區(qū)監(jiān)控裝置的DC/DC變換單元，5、AC/DC變換單元，6、輸出轉(zhuǎn)換單元，7、層或區(qū)監(jiān)控裝置帶保護(hù)電路的蓄電池，8、狀態(tài)顯示及照明單元，9、監(jiān)控單元各層或區(qū)監(jiān)控裝置2其內(nèi)部連接為光伏供電接入DC/DC變換單元4后連接至輸出轉(zhuǎn)換單元6，市電經(jīng)AC/DC轉(zhuǎn)換單元5之后也連接至輸出轉(zhuǎn)換單元6，而其輸出端為直流24伏，輸出轉(zhuǎn)換單元6又接到蓄電池7，使其充電，蓄電池又連接至狀態(tài)顯示及照明單元8，為狀態(tài)顯示及照明單元使用；在其它二種主電源供電不足時(shí)，蓄電池仍能使監(jiān)控裝置2正常工作，監(jiān)控單元9為檢測(cè)與光伏供電、市電、蓄電池7三種電源連接，還將接收通過故障信號(hào)的連線B送來的照明標(biāo)志3的故障信號(hào)，將本層狀態(tài)信號(hào)通過連接監(jiān)控中心的連線A送至監(jiān)控中心；層監(jiān)控單元9的控制信號(hào)又連接到DC/DC變換單元4、輸出轉(zhuǎn)換單元6和狀態(tài)顯示及照明單元8，監(jiān)控層或區(qū)監(jiān)控裝置2內(nèi)各單元工作。
層或區(qū)監(jiān)控裝置2，將光伏供電DC/DC變換，不需要大的變流調(diào)壓裝置，變集中為分散；也將已有技術(shù)的有源照明標(biāo)志3分別連接電市，改為層連接市電，將分散變集中。市電經(jīng)各層或區(qū)監(jiān)控裝置2的變壓器變壓整流穩(wěn)壓后輸出，減化了照明標(biāo)志電路和結(jié)構(gòu)，降低了成本，又使照明標(biāo)志與市電隔離；監(jiān)控單元9為單片微處理器，功能增強(qiáng)、靈活方便。
圖3本實(shí)用新型照明標(biāo)志結(jié)構(gòu)框圖。
圖中10、控制芯片，11、狀態(tài)顯示和光源組件，12、照明標(biāo)志的DC/DC變換單元，13、照明標(biāo)志帶保護(hù)電路的蓄電池照明標(biāo)志3由各層或區(qū)監(jiān)控裝置2輸出的24V直流，連接到照明標(biāo)志3的DC/DC變換單元12后分別連接到蓄電池13、控制芯片10和狀態(tài)顯示和標(biāo)志光源組件11，蓄電池13又連接到狀態(tài)顯示和標(biāo)志光源組件11和控制芯片10，控制芯片10又連接狀態(tài)顯示及標(biāo)志光源組件11，控制芯片10將檢測(cè)到標(biāo)志故障信號(hào)通過故障信號(hào)的連線B連接在本層或區(qū)監(jiān)控裝置2中的層控制單元9。
圖4為本實(shí)用新型照明標(biāo)志可更換光源組件結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中14、發(fā)光器件；15、引出線；16、金屬框架；17、玻璃面板可更換光源組件由金屬框架16，玻璃面板17發(fā)光器件14和引出線15組成；光源組件發(fā)光器件14是發(fā)光管LED或場(chǎng)致發(fā)光器件EL。
權(quán)利要求1.屋頂太陽能光伏供電的建筑內(nèi)照明標(biāo)志系統(tǒng)，包括屋頂光伏電池陣列，監(jiān)控裝置，照明標(biāo)志，其特征是屋頂光伏電池陣列與各層或各區(qū)市電分別連接到各層或各區(qū)照明標(biāo)志子系統(tǒng)；各層或各區(qū)照明標(biāo)志子系統(tǒng)由若干單臺(tái)照明標(biāo)志并聯(lián)連接組成；單臺(tái)照明標(biāo)志是直流電標(biāo)志燈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述屋頂太陽能光伏供電的建筑內(nèi)照明標(biāo)志系統(tǒng)，其特征是屋頂光伏電池陣列與各層或各區(qū)市電分別連接到各層或各區(qū)監(jiān)控裝置，各層或各區(qū)監(jiān)控裝置監(jiān)控各層或各區(qū)照明標(biāo)志子系統(tǒng)工作；各層或各區(qū)照明標(biāo)志子系統(tǒng)由若干臺(tái)照明標(biāo)志并聯(lián)連接組成；單臺(tái)照明標(biāo)志是直流電標(biāo)志燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述屋頂太陽能光伏供電的建筑內(nèi)照明標(biāo)志系統(tǒng)，其特征是層或區(qū)監(jiān)控裝置和照明標(biāo)志內(nèi)部均備有蓄電池，加總構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)蓄電能力；層或區(qū)監(jiān)控裝置和照明標(biāo)志內(nèi)部蓄電池均備有充放電保護(hù)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述屋頂太陽能光伏供電的建筑內(nèi)照明標(biāo)志系統(tǒng)，其特征是層或區(qū)監(jiān)控裝置，包括DC/DC變換單元，AC/DC變換單元，輸出轉(zhuǎn)換單元，蓄電池，監(jiān)控單元，狀態(tài)顯示和照明單元；光伏供電接入DC/DC變換單元后連接至輸出轉(zhuǎn)換單元；同層或區(qū)市電接入AC/DC變換單元后也接至輸出轉(zhuǎn)換單元，輸出轉(zhuǎn)換單元輸出的直流電經(jīng)降壓連接至蓄電池，蓄電池連接到監(jiān)控單元及狀態(tài)顯示和照明單元；輸出轉(zhuǎn)換單元輸出的直流電并聯(lián)連接到照明標(biāo)志子系統(tǒng)；子系統(tǒng)中照明標(biāo)志的故障信號(hào)連接至監(jiān)控單元，并由監(jiān)控單元輸出連接至監(jiān)控中心。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述屋頂太陽能光伏供電的建筑內(nèi)照明標(biāo)志系統(tǒng)，其特征是照明標(biāo)志，包括DC/DC變換單元，帶保護(hù)電路的蓄電池，控制芯片，狀態(tài)顯示及標(biāo)志光源組件；層或區(qū)監(jiān)控裝置輸出的直流電，連接至照明標(biāo)志中的DC/DC變換單元后連接至蓄電池、控制芯片、狀態(tài)顯示和標(biāo)志光源組件；蓄電池也連接到控制芯片、狀態(tài)顯示及標(biāo)志光源組件；控制芯片又連接到狀態(tài)顯示及標(biāo)志光源組件，并控制蓄電池保護(hù)電路；控制芯片將檢測(cè)到的照明標(biāo)志故障信號(hào)回饋連接至本層或區(qū)監(jiān)控裝置中的監(jiān)控單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述屋頂太陽能光伏供電的建筑內(nèi)照明標(biāo)志系統(tǒng)，其特征是層或區(qū)監(jiān)控裝置和照明標(biāo)志內(nèi)部蓄電池均備有充放電保護(hù)電路，包括多級(jí)DC/DC降壓穩(wěn)壓的恒壓充電電路，繼電器過放保護(hù)電路和可控的繼電器驅(qū)動(dòng)電路；繼電器的常開觸點(diǎn)連接在蓄電池與主負(fù)載之間，可控的繼電器驅(qū)動(dòng)電路在設(shè)定電壓上下限內(nèi)工作，確保斷開主負(fù)載后電壓升高時(shí)蓄電池的過放保護(hù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述屋頂太陽能光伏供電的建筑內(nèi)照明標(biāo)志系統(tǒng)，其特征是系統(tǒng)功能在其它供電替代光伏供電時(shí)實(shí)現(xiàn)，其它供電包括模擬光伏供電、專線直流電、汽油發(fā)電機(jī)供電、柴油發(fā)電機(jī)供電。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述屋頂太陽能光伏供電的建筑內(nèi)照明標(biāo)志系統(tǒng)，其特征是照明標(biāo)志提供一種可更換標(biāo)志光源組件，包括金屬框架、玻璃面板、光源器件和引出線。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種屋頂太陽能光伏供電的建筑內(nèi)照明標(biāo)志系統(tǒng)，屋頂光伏電池陣列，監(jiān)控裝置，照明標(biāo)志，其特征是屋頂光伏電池陣列與各層或各區(qū)市電分別連接到各層或各區(qū)監(jiān)控裝置，各層或各區(qū)照明標(biāo)志子系統(tǒng)由若干臺(tái)照明標(biāo)志并聯(lián)連接組成；單臺(tái)照明標(biāo)志是直流電標(biāo)志燈。將光伏供電應(yīng)用在建筑內(nèi)的公共標(biāo)志系統(tǒng)；即將建筑內(nèi)的安全出口標(biāo)志、疏散標(biāo)志、禁止通行、樓層提醒和消防、急救、報(bào)警、衛(wèi)生等設(shè)施的有源照明標(biāo)志分層或分區(qū)組合成照明標(biāo)志子系統(tǒng)，再將分層或分區(qū)照明標(biāo)志子系統(tǒng)組合成系統(tǒng)，采用光伏供電，并對(duì)光伏供電的建筑內(nèi)照明標(biāo)志系統(tǒng)進(jìn)行智能化的控制。
文檔編號(hào)H02J7/35GK2666015SQ0325913
公開日2004年12月22日 申請(qǐng)日期2003年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月18日
發(fā)明者周民康 申請(qǐng)人:周民康