專利名稱：太陽能光伏充放電控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于對(duì)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的充、放電進(jìn)行控制的裝置，屬 于太陽能光伏控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)(如太陽能光伏照明系統(tǒng)等)中，需要對(duì)太陽能充電 和放電進(jìn)行控制并配備專門的充放電控制器，以保證充電電池和儲(chǔ)能電池的安全使用。高 品質(zhì)的充、放電控制要求充、放電電流的可靠性和穩(wěn)定性要高，充、放電的傳輸功耗和溫升 也必須很小。特別是在炎熱夏天，因散熱難，要求開關(guān)元器件準(zhǔn)確性可靠性就更高，才能保 證控制器的使用壽命及穩(wěn)定、可靠的發(fā)電。據(jù)申請(qǐng)人了解，目前市場(chǎng)上用于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的充放電控制器大部份設(shè) 計(jì)使用大功率開關(guān)三極管，這種充放電控制器在實(shí)際使用時(shí)，由于電流大、溫度高、散熱難， 因此使用時(shí)間長了以后易燒毀，進(jìn)而導(dǎo)致無法整個(gè)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)不能正常使用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，提出一種用于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)能穩(wěn)定、可 靠控制充、放電的控制器。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種太陽能光伏充放電控制器，包括用于控制太陽能 電池回路、蓄電池回路和負(fù)載回路通斷的充電控制電路和放電控制電路，所述充電控制電 路包括作為比較器的第一集成運(yùn)放芯片、分別作為電子開關(guān)的前級(jí)三極管和第一三極管、 分別與蓄電池并聯(lián)的第一偏置電阻和第二偏置電阻、第一繼電器，所述放電控制電路包括 作為比較器的第二集成運(yùn)放芯片、作為電子開關(guān)的第二三極管、與蓄電池并聯(lián)的第三偏置 電阻、第二繼電器；所述第一偏置電阻的輸出端分別連接第一集成運(yùn)放芯片的同相輸入端 和第二集成運(yùn)放芯片的反相輸入端；所述第二偏置電阻和第三偏置電阻的輸入端的連接有 穩(wěn)壓器，其輸出端分別連接第一集成運(yùn)放芯片的反相輸入端和第二集成運(yùn)放芯片的同相輸 入端；所述第一集成運(yùn)放芯片的輸出端連接前級(jí)三極管的基極；所述前級(jí)三極管的集電極 連接穩(wěn)壓器的輸出端，其發(fā)射極連接第一三極管的基極；所述第一三極管的集電極與第一 繼電器的線圈串聯(lián)后并聯(lián)于蓄電池回路中，所述第一繼電器的觸點(diǎn)與太陽能電池串聯(lián)，所 述第二集成運(yùn)放芯片的輸出端連接第二三極管的基極，所述第二三極管的集電極與第二繼 電器的線圈串聯(lián)后與蓄電池并聯(lián)，所述第二繼電器的觸點(diǎn)與負(fù)載串聯(lián)。本實(shí)用新型的太陽能光伏充放電控制器由于采用低功耗的集成運(yùn)放芯片和三極 管分別作為比較器和電子開關(guān)，將蓄電池回路的電壓信號(hào)變化通過比較器來控制三極管導(dǎo) 通和截止，進(jìn)而控制繼電器來分別控制太陽能電池回路、蓄電池回路和負(fù)載回路通斷，因此 相比先用采用大功率開關(guān)三極管的充、放電控制器，可以大大降低功耗并增加充、放電的穩(wěn) 定性和可靠性，同時(shí)也可以提高電池的使用壽命。上述技術(shù)方案的改進(jìn)是還含有光控切換控制電路，所述光控切換控制電路包括作為比較器的第三集成運(yùn)放芯片和第四集成運(yùn)放芯片、作為電子開關(guān)的第三三極管、與蓄 電池并聯(lián)的第四偏置電阻、第三繼電器、與太陽能電池并聯(lián)的第五偏置電阻，所述第五偏置 電阻的輸出端連接第三集成運(yùn)放芯片的同相輸入端；所述第三集成運(yùn)放芯片的輸出端連接 第四集成運(yùn)放芯片的同相輸入端；所述第四偏置電阻的輸入端連接穩(wěn)壓器，其輸出端連接 第四集成運(yùn)放芯片的反相輸入端；所述第四集成運(yùn)放芯片的輸出端連接第三三極管的基 極，所述第三三極管的集電極與第三繼電器的線圈串聯(lián)后和與第二繼電器的線圈并聯(lián)，所 述第三繼電器的觸點(diǎn)與負(fù)載串聯(lián)。上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)是所述太陽能電池分有三路并聯(lián)輸出，所述充電控 制電路還含有第四三極管、第五三極管、第四繼電器和第五繼電器，所述第四三極管和第 五三極管的集電極分別與第四繼電器和第五繼電器的線圈串聯(lián)，所述第一繼電器、第四繼 電器和第五繼電器的觸點(diǎn)分別串聯(lián)于太陽能電池的三路輸出中。上述技術(shù)方案的完善是所述繼電器的觸點(diǎn)是其常閉觸點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的太陽能光伏充放電控制器作進(jìn)一步說明。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的太陽能光伏充放電控制器電路原理圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例二的太陽能光伏充放電控制器電路原理圖。圖3本實(shí)用新型實(shí)施例三的太陽能光伏充放電控制器電路原理圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一本實(shí)施例的太陽能光伏充放電控制器如圖1所示，包括用于控制太陽能電池回 路、蓄電池回路和負(fù)載回路通斷的充電控制電路和放電控制電路；其中e是太陽能電池回 路中的太陽能電池，E是蓄電池回路中的蓄電池。充電控制電路包括作為比較器的第一集 成運(yùn)放芯片1、分別作為電子開關(guān)的前級(jí)三極管T。和第一三極管T1、分別與蓄電池并聯(lián)的第 一偏置電阻和第二偏置電阻、第一繼電器J1 ；其中，第一偏置電阻由電阻隊(duì)、R2和第一可調(diào) 電阻RW1串聯(lián)構(gòu)成，第二偏置電阻由電阻&和1 6串聯(lián)構(gòu)成。放電控制電路包括第二集成運(yùn) 放芯片2、作為電子開關(guān)的第二三極管T2、與蓄電池回路并聯(lián)的第三偏置電阻、第二繼電器 J2 ；其中，第三偏置電阻R3由電阻R3、R4和第二可調(diào)電阻RW2串聯(lián)構(gòu)成。第一偏置電阻的輸 出端連接第一集成運(yùn)放芯片1的同相輸入端和第二集成運(yùn)放芯片2的反相輸入端。第二偏 置電阻和第三偏置電阻的輸入端連接有穩(wěn)壓器W7806，其輸出端分別連接第一集成運(yùn)放芯 片1的反相輸入端和第二集成運(yùn)放芯片2的同相輸入端。第一集成運(yùn)放芯片1的輸出端連 接前級(jí)三極管Ttl的基極。前級(jí)三極管Ttl的集電極連接穩(wěn)壓器W7806的輸出端，前級(jí)三極管 T0的發(fā)射極連接第一三極管T1的基極。第一三極管T1的集電極與第一繼電器J1的線圈串 聯(lián)后并聯(lián)于蓄電池回路中。第一繼電器J1的常閉觸點(diǎn)與太陽能電池串聯(lián)。第二集成運(yùn)放 芯片2的輸出端連接第二三極管T2的基極。第二三極管T2的集電極與第二繼電器J2的線 圈串聯(lián)后與蓄電池并聯(lián)。第二繼電器J2的常閉觸點(diǎn)與負(fù)載串聯(lián)。本實(shí)施例的太陽能光伏充放電控制器工作過程如下(1)充電控制[0018]如圖1所示，由第二偏置電阻的電阻R5和R6從蓄電池E取得高穩(wěn)定度的基準(zhǔn)電壓 V1給第一集成運(yùn)放芯片1的反相端，再由第儀偏置電阻的電阻RpR2和第一可調(diào)電阻Rwi從 蓄電池E上取樣得到V2。當(dāng)V2 < V1時(shí)，第一集成運(yùn)放芯片1無輸出電壓使前級(jí)三極管Ttl截 止，并使第一三極管T1截止，第一繼電器J1的線圈不得電處于常閉狀態(tài)，太陽能電池e經(jīng)第 一二極管Dltl對(duì)蓄電池E充電。當(dāng)蓄電池E的電壓上升(即V2丨)，￥2>力時(shí)，第一集成運(yùn) 放芯片1輸出電壓使前級(jí)三極管Ttl和第一三極管T1導(dǎo)通，第一繼電器J1的線圈得電，第一 繼電器J1的常閉觸點(diǎn)吸開，切斷蓄電池E與太陽能電池e連接的充電回路，仃止充電。蓄電 池E放電回路導(dǎo)通并用于負(fù)載后(比如為照明供電)，蓄電池E的電壓會(huì)慢慢下降。當(dāng)蓄電 池E下降到設(shè)計(jì)規(guī)定的電壓時(shí)，V2 < V1，第一集成運(yùn)放芯片1又無輸出電壓使前級(jí)三極管Ttl 截止，并使第一三極管T1截止，第一繼電器J1的線圈再次不得電處于常閉狀態(tài)，蓄電池E與 太陽能電池e連接的充電回路再次導(dǎo)通，恢復(fù)充電。如此反復(fù)上述充電、放電過程，在充電、 放電過程中由與第一二極管Dltl并聯(lián)的第一發(fā)光二極管ZD1作為充電指示燈提供充電、放電 指示。(2)放電控制當(dāng)蓄電池E向負(fù)載放電后的電壓下降至設(shè)計(jì)的下限電壓時(shí)，分壓所得的V2給第二 集成運(yùn)放芯片2的反相端，同時(shí)由第三偏置電阻的電阻民、禮和第二可調(diào)電阻RW3W蓄電池 E取得電壓V3作為基準(zhǔn)電給第二集成運(yùn)放芯片2的同相端。在V3 > V2時(shí)，第二集成運(yùn)放芯 片2便輸出電壓使第二三極管T2導(dǎo)通并驅(qū)動(dòng)第二繼電器J2的常閉觸點(diǎn)吸合，從而切斷蓄電 池E與負(fù)載連接的放電回路，從而保護(hù)蓄電池E不會(huì)過放。在白天，當(dāng)太陽能電池e充電后 電壓上升至設(shè)計(jì)的上限電壓時(shí)，V3 < V2,第二集成運(yùn)放芯片2又輸出電壓使第二三極管T2 截止，第二繼電器J2再次處于常閉狀態(tài)，蓄電池E再次恢復(fù)對(duì)負(fù)載供電。上述放電回路的 切斷和導(dǎo)通由與第二二極管Dltl并聯(lián)第二發(fā)光二極管ZD2作為放電示燈ZD2提供指示。實(shí)施例二本實(shí)施例的太陽能光伏充放電控制器是在實(shí)施例一基礎(chǔ)上的改進(jìn)，如圖2所示， 其電路結(jié)構(gòu)除與實(shí)施例一相同以外所不同的是還設(shè)有光控切換控制電路；光控切換控制 電路包括作為比較器的第三集成運(yùn)放芯片3、第四集成運(yùn)放芯片4、作為電子開關(guān)的第三三 極管T3、與蓄電池E并聯(lián)的第四偏置電阻、第三繼電器J3、與太陽能電池e并聯(lián)的第五偏置 電阻，其中第四偏置電阻由電阻R7和R8串聯(lián)構(gòu)成，第五偏置電阻由第三可調(diào)電阻Rw3構(gòu)成。 第五偏置電阻的輸出端連接第三集成運(yùn)放芯片3的同相輸入端；第三集成運(yùn)放芯片3的輸 出端連接第四集成運(yùn)放芯片4的同相輸入端。第四偏置電阻的輸入端連接穩(wěn)壓器W7806，其 輸出端連接第四集成運(yùn)放芯片4的反相輸入端。第四集成運(yùn)放芯片4的輸出端連接第三三 極管T3的基極，第三三極管T3的集電極與第三繼電器J3的線圈串聯(lián)后和與第二繼電器J2 的線圈并聯(lián)。第三繼電器J3的觸點(diǎn)與負(fù)載串聯(lián)。切換控制過程如下太陽能電池e的輸出電壓是隨日光照度強(qiáng)度而變，當(dāng)日光照度下降到需要開啟負(fù) 載(如夜晚)時(shí)，調(diào)節(jié)第三可調(diào)電阻Rwi得到太陽能電池e輸出電壓V4，經(jīng)第四集成運(yùn)放芯 片4放大產(chǎn)生電壓V6供給第三集成運(yùn)放芯片3。當(dāng)V6 < V5時(shí)，第四集成運(yùn)放芯片3無輸出 電壓使第三三極管T3截止，第三繼電器J3的線圈不得電處于常閉狀態(tài)，從而開啟蓄電池E 對(duì)負(fù)載的放電回路以對(duì)負(fù)載供電。天亮?xí)r，當(dāng)太陽能電池e的輸出電壓上升時(shí)(即V4上升時(shí))，經(jīng)第四集成運(yùn)放芯片4放大使V6 > V5,此時(shí)第四集成運(yùn)放芯片4輸出電壓使T3導(dǎo)通， 并驅(qū)動(dòng)第三繼電器J3的常閉觸點(diǎn)吸合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切斷蓄電池E與負(fù)載連接的放電回路，停 止給負(fù)載供電(如關(guān)燈等)。實(shí)施例三本實(shí)施例的太陽能光伏充放電控制器是在實(shí)施例二基礎(chǔ)上的改進(jìn)，如圖3所示， 其電路結(jié)構(gòu)除與實(shí)施例二相同以外所不同的是太陽能電池e分成三路并聯(lián)輸出，增加第 二二極管D11和第三二極管D12 ；相應(yīng)的第一集成運(yùn)放芯片1的輸出也分成三路并分別連接 三個(gè)三極管(從與第一三極管T1基極串聯(lián)的電阻R8輸入端分成三路)，增加第四三極管T4 和第五三極管T5,同時(shí)增加第四繼電器J4和第五繼電器J5，第四三極管T4和第五三極管T5 的集電極分別與第四繼電器J4和第五繼電器J5的線圈串聯(lián)。第一繼電器J1、第四繼電器J4 和第五繼電器J5的觸點(diǎn)分別串聯(lián)于太陽能電池e的三路輸出中。這樣，可以對(duì)太陽能電池e的輸出電流進(jìn)行分流，從而避免太陽能電池e輸出電流 波動(dòng)大時(shí)對(duì)蓄電池E及充、放電控制電路造成破壞。本實(shí)用新型的太陽能光伏充放電控制器不局限于上述各實(shí)施例，比如1)繼電器 的常閉觸點(diǎn)也可以換成常開觸點(diǎn)；2)蓄電池E與太陽能電池e連接的充電電路也可以分成 二路或多路；等等。凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種太陽能光伏充放電控制器，包括用于控制太陽能電池與蓄電池連接的充電回路和蓄電池與負(fù)載連接的放電回路通斷的充電控制電路和放電控制電路，其特征在于所述充電控制電路包括作為比較器的第一集成運(yùn)放芯片、分別作為電子開關(guān)的前級(jí)三極管和第一三極管、分別與蓄電池并聯(lián)的第一偏置電阻和第二偏置電阻、第一繼電器，所述放電控制電路包括作為比較器的第二集成運(yùn)放芯片、作為電子開關(guān)的第二三極管、與蓄電池并聯(lián)的第三偏置電阻、第二繼電器；所述第一偏置電阻的輸出端分別連接第一集成運(yùn)放芯片的同相輸入端和第二集成運(yùn)放芯片的反相輸入端；所述第二偏置電阻和第三偏置電阻的輸入端連接有穩(wěn)壓器，其輸出端分別連接第一集成運(yùn)放芯片的反相輸入端和第二集成運(yùn)放芯片的同相輸入端；所述第一集成運(yùn)放芯片的輸出端連接前級(jí)三極管的基極；所述前級(jí)三極管的集電極連接穩(wěn)壓器的輸出端，其發(fā)射極連接第一三極管的基極；所述第一三極管的集電極與第一繼電器的線圈串聯(lián)后并聯(lián)于蓄電池回路中，所述第一繼電器的觸點(diǎn)與太陽能電池串聯(lián)，所述第二集成運(yùn)放芯片的輸出端連接第二三極管的基極，所述第二三極管的集電極與第二繼電器的線圈串聯(lián)后與蓄電池并聯(lián)，所述第二繼電器的觸點(diǎn)與負(fù)載串聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述太陽能光伏充放電控制器，其特征在于還含有光控切換控制 電路，所述光控切換控制電路包括作為比較器的第三集成運(yùn)放芯片和第四集成運(yùn)放芯片、 作為電子開關(guān)的第三三極管、與蓄電池并聯(lián)的第四偏置電阻、第三繼電器、與太陽能電池并 聯(lián)的第五偏置電阻，所述第五偏置電阻的輸出端連接第三集成運(yùn)放芯片的同相輸入端；所 述第三集成運(yùn)放芯片的輸出端連接第四集成運(yùn)放芯片的同相輸入端；所述第四偏置電阻的 輸入端連接穩(wěn)壓器，其輸出端連接第四集成運(yùn)放芯片的反相輸入端；所述第四集成運(yùn)放芯 片的輸出端連接第三三極管的基極，所述第三三極管的集電極與第三繼電器的線圈串聯(lián)后 和與第二繼電器的線圈并聯(lián)，所述第三繼電器的觸點(diǎn)與負(fù)載串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述太陽能光伏充放電控制器，其特征在于所述太陽能電池分有 三路并聯(lián)輸出，所述充電控制電路還含有第四三極管、第五三極管、第四繼電器和第五繼電 器，所述第四三極管和第五三極管的集電極分別與第四繼電器和第五繼電器的線圈串聯(lián)， 所述第一繼電器、第四繼電器和第五繼電器的觸點(diǎn)分別串聯(lián)于太陽能電池的三路輸出中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之任一所述太陽能光伏充放電控制器，其特征在于所述繼電器 的觸點(diǎn)是其常閉觸點(diǎn)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種太陽能光伏充放電控制器，屬于太陽能光伏控制技術(shù)領(lǐng)域。該控制器包括控制太陽能電池與蓄電池連接的充電回路和蓄電池與負(fù)載連接的放電回路通斷的充電控制電路和放電控制電路，充電控制電路包括第一集成運(yùn)放芯片、前級(jí)三極管和第一三極管、與蓄電池并聯(lián)的第一偏置電阻和第二偏置電阻、穩(wěn)壓器、第一繼電器，放電控制電路包括第二集成運(yùn)放芯片、第二三極管、與蓄電池并聯(lián)的第三偏置電阻、第二繼電器。該控制器將蓄電池電壓信號(hào)變化通過比較器來控制三極管導(dǎo)通和截止，進(jìn)而控制繼電器來分別控制充電回路和放電回路的通斷，從而可以降低功耗并增加充、放電的穩(wěn)定性和可靠性，并提高電池使用壽命。
文檔編號(hào)H02J7/00GK201629594SQ20102015233
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
發(fā)明者蘭茂招, 彭加寬, 黃護(hù)林 申請(qǐng)人:南京澎普耀照明科技發(fā)展有限公司;南京環(huán)球照明能源應(yīng)用研究所