專利名稱：智能型太陽能光伏控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及太陽能應用領域，尤其涉及一種智能型太陽能光伏控制器。
背景技術：
隨著社會經濟的發(fā)展，人們對能源的需求越來越大。作為清潔環(huán)保的新能源—— 太陽能越來越受到人們的重視，太陽能在我國的運用也越來越廣。太陽能控制器能有效地控制充放電，然而傳統(tǒng)的太陽能控制器正常工作溫度范圍是-30°C -30°C，超過這個溫度范圍，熱敏電阻的非線性問題比較嚴重，從而影響太陽能控制器的溫度補償及充放電。在我國廣大西部地區(qū)，如西藏、新疆、青海等太陽能資源豐富的地方，由于氣候地形等原因，溫差變化很大，太陽能控制器不能很好地工作，并且縮短了使用壽命。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種智能型太陽能光伏控制器，該智能型太陽能光伏控制器的有效工作溫度范圍可以達到-40°C -40°C。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是該智能型太陽能光伏控制器由控制器、穩(wěn)定電壓、充放電回路、溫度補償電路、過放過載保護電路和其他電路組成。其中溫度補償電路由負溫度系數(shù)的熱敏電阻與電阻串聯(lián)組成的，同時采用軟件熱敏電阻線性化法對 NTC熱敏電阻進行高精度補償，該測溫系統(tǒng)實現(xiàn)了對NTC熱敏電阻的線性化，滿足在工作溫度范圍為-40°C -40°C內，對蓄電池溫度補償?shù)囊?。同時，單片機通過采樣溫度參數(shù)，將采樣值與存儲在單片機內的電壓值比較，對蓄電池的充電電壓、放電電壓進行適當控制，從而保護蓄電池。本發(fā)明的有益效果是，擴大太陽能控制器的工作溫度范圍，提高了系統(tǒng)的可靠性和平穩(wěn)性，更加有效地保護蓄電池，延長太陽能控制器的使用壽命。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明的原理框圖。圖2是本發(fā)明的主電路原理圖。圖3是單片機與溫度補償電路的原理圖。
具體實施例方式該智能型太陽能光伏控制器由控制器、穩(wěn)定電壓、充放電電路、溫度補償電路、過放過載保護電路和其他電路組成。其中，控制器為PIC單片機。穩(wěn)定電壓為通過低壓差低功耗的三端穩(wěn)壓器實現(xiàn)電源后級的穩(wěn)壓，得到穩(wěn)定、純凈的+5V直流電源。
充放電回路由充電控制管Ml和放電控制管M2與蓄電池并聯(lián)，MOS管作為開關管。 其中，充電回路由肖特基二極管SBD2、保護二極管D2和MOS管構成。肖特基二極管SBDl作為防反充二極管，與Ml串聯(lián)；放電回路由肖特基二極管SBD3、保護二極管D4和MOS管構成。溫度補償電路由負溫度系數(shù)的熱敏電阻Rtl與電阻R8串聯(lián)組成的。過放過載保護電路由MOS管與&串聯(lián)構成，并由光耦U3控制。其他電路包括防雷擊、高壓保護電路和防反接電路。其中，防雷擊、高壓保護電路由壓敏電阻Rv組成；防反接保護電路由R3，D3，BUZZER組成。圖1中，單片機循環(huán)檢測太陽能電池端電壓、蓄電池電壓、負載電流、環(huán)境溫度等參數(shù)，根據(jù)所得參數(shù)進行校正，并選擇合適的PWM脈沖信號的占空比，從而對蓄電池實現(xiàn)不同幅值的恒壓充電；在蓄電池各保護點時可實現(xiàn)不同的控制動作，對蓄電池加以保護，達到最佳的充電效果。同時，單片機通過NTC熱敏電阻線性化算法計算在-40°C -40°C工作范圍內溫度補償電路中的NTC熱敏電阻的阻值及當前溫度來采樣溫度參數(shù)，將采樣值與存儲在單片機內的電壓值比較，對蓄電池的充電電壓、放電電壓進行適當控制，從而保護蓄電池。在圖2所示實施例中，充放電路采用并聯(lián)充、放電的拓撲結構，可以實現(xiàn)快速PWM 充電方式。具體的說，充電控制管Ml和放電控制管M2與蓄電池采用并聯(lián)方式，在選擇開關管時用MOS作為開關管。電路中采用肖特基二極管SBDl作為防反充二極管，防止蓄電池向太陽能電池反向充電。肖特基二極管SBD2和SBD3提高了 Ml和M2管的開關速度。D2和 D4是保護二極管，防止浪涌電壓對MOS管的損壞。同時，利用MOS管導通時的極間導通電阻RDS作為電流感測器件，M3與&串聯(lián)，當檢測出RDS上的壓降超過規(guī)定值時，說明負載電流達到最大允許值，單片機通過光耦U3控制M3關斷。當電流恢復正常后，M3又可以重新開啟恢復工作，與采用保險管方式相比較， 具有對負載和蓄電池進行瞬間保護的作用，反應速度快，屬于自恢復型。鉛酸蓄電池過放電會嚴重影響其使用壽命，因此，在其對負載供電時一定要注意過放電保護，當單片機檢測出蓄電池端電壓低于過放點電壓值時，即刻發(fā)出控制信號，通過U3耦合來控制M3關斷，實現(xiàn)過放保護。由于單片機通過光耦來控制MOS管的開關，減少了干擾、振蕩和誤動作等現(xiàn)象， 使系統(tǒng)運行更加平穩(wěn)、可靠，減少了人員的維護。智能型太陽能光伏控制器除具有上述功能外還具有防雷擊或高壓保護功能，當系統(tǒng)遭受雷擊或高壓作用時，在輸入端的壓敏電阻Rv可以保護控制器不受損壞，恢復后可繼續(xù)使用。當太陽能電池反接時由R3，D3，BUUER組成的防反接保護電路可以進行報警提示，提示用戶太陽能電池“ + ” “_”極性接反，糾正后可繼續(xù)使用。同樣，當蓄電池極性接反時上述電路也同樣起到提示、保護作用，D6又可以防止由于極性接反而造成對負載的損壞。在圖3所示實施例中，溫度補償電路由負溫度系數(shù)的熱敏電阻Rtl與電阻R8串聯(lián)組成的。由鉛酸蓄電池的電壓與溫度的關系可知溫度每升高1°C，單格電池的電壓將下降4mV，也就是說，鉛酸電池的電壓具有負溫度系數(shù)，其值為-4mV/°C。由此可知，環(huán)境溫度為25°C時，工作很理想的充電器，當環(huán)境溫度降到0°C時，電池就不能充足電，當環(huán)境溫度升到50°C時，電池將因嚴重過充電而縮短壽命。因此，為了保證在很寬的溫度范圍內都能使電池剛好充足電，充電器的各種轉換電壓必須隨電池電壓的溫度系數(shù)而變。因此，在實際應用中采取溫度補償措施對蓄電池進行保護。根據(jù)標準溫度補償?shù)姆秶鸀?3 _7mV/°C / 節(jié)，常規(guī)蓄電池一般取值為_4mV/°C /節(jié)。因熱敏電阻的阻值與溫度有關，可以將溫度的變化轉換成電壓的變化以供檢測使用，其阻值在一定溫度范圍內近似線性變化，可以作為溫度傳感器使用，實現(xiàn)溫度補償。 采用軟件熱敏電阻線性化法對NTC熱敏電阻Rtl進行高精度補償，該測溫系統(tǒng)實現(xiàn)了對NTC熱敏電阻Rtl的線性化，滿足在工作溫度范圍為-40°C -40 °C內， 對蓄電池溫度補償?shù)囊?。NTC熱敏電阻軟件線性法的核心是NTC熱敏電阻線性化算法。NTC熱敏電阻線性化算法以電橋轉換電路原理為數(shù)學模型，其數(shù)學模型函數(shù)為
權利要求
1.一種智能型太陽能光伏控制器，由控制器、穩(wěn)定電壓、充放電回路、溫度補償電路、過放過載保護電路和其他電路組成，其特征是控制器采用軟件熱敏電阻線性化法對NTC熱敏電阻進行高精度補償。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能型太陽能光伏控制器，其特征是控制器為PIC單片機。
3.根據(jù)權利要求1所述的智能型太陽能光伏控制器，其特征是溫度補償電路由負溫度系數(shù)的熱敏電阻Rtl與電阻R8串聯(lián)組成的。
4.根據(jù)權利要求1所述的智能型太陽能光伏控制器，其特征是充放電回路由充電控制管Ml和放電控制管M2與蓄電池并聯(lián)，MOS管作為開關管；其中，充電回路由肖特基二極管SBD2、保護二極管D2和MOS管組成；肖特基二極管SBDl作為防反充二極管，與Ml串聯(lián)；.放電回路由肖特基二極管SBD3、保護二極管D4和MOS管組成。
5.根據(jù)權利要求1所述的智能型太陽能光伏控制器，其特征是過放過載保護電路由 MOS管與RL串聯(lián)組成的，并由光耦U3控制。
6.根據(jù)權利要求1所述的智能型太陽能光伏控制器，其特征是其他電路包括防雷擊、 高壓保護電路和防反接電路。
7.根據(jù)權利要求6所述的其他電路，其特征是防雷擊、高壓保護電路由壓敏電阻~組成；防反接保護電路由R3，D3，BUZZER組成。
全文摘要
一種智能型太陽能光伏控制器，由控制器、穩(wěn)定電壓、充放電回路、溫度補償電路、過放過載保護電路和其他電路組成。其中溫度補償電路由負溫度系數(shù)的熱敏電阻與電阻串聯(lián)組成，同時采用軟件熱敏電阻線性化法對NTC熱敏電阻進行高精度補償。該測溫系統(tǒng)實現(xiàn)了對NTC熱敏電阻的線性化，滿足在工作溫度范圍為-40℃-40℃內，對蓄電池溫度補償?shù)囊螅岣吡讼到y(tǒng)的可靠性和平穩(wěn)性，更加有效地保護蓄電池，延長太陽能光伏控制器使用壽命。
文檔編號H02J7/00GK102468668SQ201010549200
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月11日 優(yōu)先權日2010年11月11日
發(fā)明者于瑞德 申請人:于瑞德