本實(shí)用新型涉及一種用于MPPT控制器的太陽(yáng)能自動(dòng)開關(guān)機(jī)電路。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，使用蓄電池將電能進(jìn)行儲(chǔ)存，然后再通過(guò)直交流變換電路，提供可靠的交流電源供電氣設(shè)備使用。在實(shí)際的使用過(guò)程中，我國(guó)大部分地區(qū)的每天有效日照時(shí)間大概在早上7點(diǎn)至下午6點(diǎn)，其它時(shí)間由于光照強(qiáng)度很弱，MPPT控制器無(wú)法對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。由于目前市場(chǎng)上通用的MPPT控制器大都處于無(wú)人值守全自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)光照強(qiáng)度很弱時(shí)，控制器會(huì)停止對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，控制器自身處于待機(jī)狀態(tài)，并時(shí)刻檢測(cè)光照強(qiáng)度。當(dāng)光照強(qiáng)度提高時(shí)，立即開始對(duì)蓄電池進(jìn)行電量補(bǔ)充。同時(shí)，由于MPPT控制器在待機(jī)狀態(tài)下，自身控制電路始終在運(yùn)行，會(huì)一直消耗蓄電池內(nèi)的電量。當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)陰雨天時(shí)，同時(shí)又出現(xiàn)蓄電池低壓，此時(shí)控制器自身的小電流損耗極易造成蓄電池深度放電，蓄電池可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)放電而永久損壞。
因此，設(shè)計(jì)一種可靠、無(wú)空載損耗的MPPT控制器的太陽(yáng)能自動(dòng)開關(guān)機(jī)電路具有重要的意義。目前市場(chǎng)上通用的MPPT控制器，基本上在夜間或光照強(qiáng)度很弱時(shí)，都需要通過(guò)手動(dòng)斷開蓄電池輸入開關(guān)和手動(dòng)按鍵關(guān)機(jī)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)空載損耗功能。以上兩種方法雖然能起到無(wú)空載損耗作用，但由于未能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)機(jī)運(yùn)行,如果出現(xiàn)蓄電池長(zhǎng)時(shí)間放電至低壓狀態(tài)，且連續(xù)陰雨天氣，現(xiàn)場(chǎng)管理人員未能及時(shí)斷開蓄電池輸入或進(jìn)行手動(dòng)按鍵關(guān)機(jī)操作，極有可能出現(xiàn)蓄電池深度放電現(xiàn)象。如果長(zhǎng)時(shí)間未能發(fā)現(xiàn)或無(wú)人及時(shí)處理，最終會(huì)導(dǎo)致蓄電池因過(guò)度放電而損壞。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型克服了上述采用手動(dòng)斷開蓄電池輸入開關(guān)和手動(dòng)按鍵關(guān)機(jī)方式缺點(diǎn)，本實(shí)用新型采用檢測(cè)太陽(yáng)能光照強(qiáng)度來(lái)達(dá)到太陽(yáng)能自動(dòng)開關(guān)機(jī)的目的，對(duì)接入的太陽(yáng)能電池的光照強(qiáng)度進(jìn)行判斷，使得控制器在光照強(qiáng)度足夠時(shí)自動(dòng)開機(jī)充電，當(dāng)光照強(qiáng)度不足時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)停止運(yùn)行，確保蓄電池內(nèi)電量無(wú)泄漏。
本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種用于MPPT控制器的太陽(yáng)能自動(dòng)開關(guān)機(jī)電路，包括安裝于電路板上的太陽(yáng)能自動(dòng)開關(guān)機(jī)電路，所述太陽(yáng)能自動(dòng)開關(guān)機(jī)電路由太陽(yáng)能電池與蓄電池壓差檢測(cè)電路、蓄電池輸入自鎖電路，輔助電源穩(wěn)壓擴(kuò)流電路、+5V基準(zhǔn)穩(wěn)壓擴(kuò)流電路、以及解鎖驅(qū)動(dòng)電路組成。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述太陽(yáng)能電池與蓄電池壓差檢測(cè)電路由太陽(yáng)能輸入正極和蓄電池輸入正極進(jìn)行壓差比較，兩者之間的壓差超過(guò)3.3V時(shí)，ZD1位穩(wěn)壓管擊穿，Q1位三極管導(dǎo)通，壓差比較電路輸出高電平。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述蓄電池輸入自鎖電路由Q5位三極管得到壓差比較電路輸出的高電平而導(dǎo)通，Q2位三極管基極拉低導(dǎo)通，蓄電池通過(guò)D4位二極管反接保護(hù)，并通過(guò)R10位電阻提供自鎖電壓于Q5位三極管。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述輔助電源穩(wěn)壓擴(kuò)流電路由限流電流RS1進(jìn)行線性降壓，通過(guò)ZD2位12V穩(wěn)壓管進(jìn)行穩(wěn)壓，Q3位三極管進(jìn)行擴(kuò)流，再經(jīng)過(guò)EC1和C3位電容進(jìn)行輸出濾波，并提供穩(wěn)定的直流12V供電。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述+5V基準(zhǔn)穩(wěn)壓擴(kuò)流電路由直流12V供電經(jīng)ZD3位穩(wěn)壓IC進(jìn)行穩(wěn)壓，Q6位三極管進(jìn)行擴(kuò)流，再經(jīng)過(guò)C4和C5位電容進(jìn)行輸出濾波。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述解鎖驅(qū)動(dòng)電路由D3位二極管進(jìn)行信號(hào)隔離，當(dāng)無(wú)太陽(yáng)能或太陽(yáng)能電壓低于蓄電池電壓3.3V以下時(shí)，MCU輸出高電位進(jìn)行輔電關(guān)機(jī)動(dòng)作，通過(guò)Q4位MOS管將Q5位三極管自鎖電壓置低，Q2位三極管關(guān)斷，輔助電源因無(wú)蓄電池輸入而關(guān)機(jī)。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，太陽(yáng)能電池正極輸入前端接有極性反接保護(hù)二極管，極性檢測(cè)正常后,當(dāng)太陽(yáng)能電池能量足夠強(qiáng)時(shí)，其正極與蓄電池正極間形成電壓差。
本實(shí)用新型的有益效果是：有效的控制了蓄電池在有太陽(yáng)光照時(shí)能及時(shí)得到電量補(bǔ)充，當(dāng)無(wú)太陽(yáng)光照或光照非常弱時(shí)，能立即關(guān)斷充電控制電路，避免充電控制電路的自損耗而造成電池電量的泄漏。尤其在連續(xù)出現(xiàn)陰雨天氣時(shí)，且蓄電池已長(zhǎng)時(shí)間處于后備放電模式，蓄電池內(nèi)存儲(chǔ)的電量已基本放空。而零泄漏電流電路，能夠避免其處于深度放電狀態(tài)，有限延長(zhǎng)蓄電池使用壽命。
本實(shí)用新型能夠適用于MPPT和PWM控制器的太陽(yáng)能自動(dòng)開關(guān)機(jī)，具有如下特點(diǎn)：
1.電路簡(jiǎn)單、成本低、實(shí)用性強(qiáng)、可靠性高，可以適合任何功率段的太陽(yáng)能控制器。
當(dāng)蓄電池處于電量較低狀態(tài)下時(shí)，如果因管理人員疏忽，未及時(shí)斷開蓄電池開關(guān)或手動(dòng)按鍵關(guān)機(jī)，會(huì)造成蓄電池深度放電而損壞。本實(shí)用新型通過(guò)采用太陽(yáng)能自動(dòng)開關(guān)機(jī)電路，無(wú)漏電流，不會(huì)對(duì)蓄電池造成損壞。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為用于MPPT控制器的太陽(yáng)能自動(dòng)開關(guān)機(jī)電路的原理框圖。
具體實(shí)施方式
本說(shuō)明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說(shuō)明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
保護(hù)電路是由太陽(yáng)能電池與蓄電池壓差檢測(cè)電路1、蓄電池輸入自鎖電路2、輔助電源穩(wěn)壓擴(kuò)流電路3、解鎖驅(qū)動(dòng)電路4、+5V基準(zhǔn)穩(wěn)壓擴(kuò)流電路5組成。其中太陽(yáng)能電池電壓正極和蓄電池電壓正極分別由太陽(yáng)能電池和蓄電池接入，經(jīng)太陽(yáng)能電池與蓄電池壓差檢測(cè)電路1后，驅(qū)動(dòng)信號(hào)送至Q5位三極管，當(dāng)Q2位三極管導(dǎo)通后，提供輔助電源輸入源，經(jīng)輔助電源穩(wěn)壓擴(kuò)流電路3將提供+12V供電電源，同時(shí)經(jīng)過(guò)+5V基準(zhǔn)穩(wěn)壓擴(kuò)流電路5輸出+5V輔助電源，此構(gòu)成輔助電源電路工作回路。
Q5位三極管由來(lái)自驅(qū)動(dòng)限流電阻(R3)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)通，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)置高時(shí)，Q2位三極管基極置低導(dǎo)通，提供蓄電池電壓供負(fù)載電源使用，此時(shí)為輔助電源輸入源。
ZD2位穩(wěn)壓管和Q3位三極管組成穩(wěn)壓擴(kuò)流電路，通過(guò)將輸入電源穩(wěn)壓擴(kuò)流后輸出穩(wěn)定的+12V供電電源。
ZD3位穩(wěn)壓IC和Q6位三極管組成穩(wěn)壓擴(kuò)流電路，通過(guò)將輸入電源穩(wěn)壓擴(kuò)流后輸出穩(wěn)定的+5V供電電源。
當(dāng)太陽(yáng)能低于電池電壓3.3V以下或無(wú)太陽(yáng)能電壓時(shí)，MCU輸出高電位，MOS管(Q4)導(dǎo)通。此時(shí)Q2位三極管處于導(dǎo)通截止?fàn)顟B(tài)，輔助電源無(wú)蓄電池輸入，無(wú)輔助電源供電電壓，系統(tǒng)控制電路關(guān)機(jī)。
本實(shí)用新型電路的具體工作過(guò)程：
當(dāng)太陽(yáng)能電壓高于蓄電池電壓3.3V以上的情況下，通過(guò)圖1中太陽(yáng)能電池與蓄電池壓差檢測(cè)電路1檢測(cè)到太陽(yáng)能光照較強(qiáng)，能夠?qū)π铍姵剡M(jìn)行充電。這樣蓄電池輸入自鎖電路2提供輔助電源輸入源，并通過(guò)輔助電源穩(wěn)壓擴(kuò)流電路3和+5V基準(zhǔn)穩(wěn)壓擴(kuò)流電路5提供穩(wěn)定的+12V和+5V系統(tǒng)工作電源。當(dāng)太陽(yáng)能電池電壓低于蓄電池電壓3.3V以下的情況時(shí)，通過(guò)圖1中太陽(yáng)能電池與蓄電池壓差檢測(cè)電路1檢測(cè)到太陽(yáng)能光照較弱，將無(wú)法對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。同時(shí)蓄電池輸入自鎖電路2的Q5位三極管來(lái)自于太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)電壓消失，解鎖驅(qū)動(dòng)電路4接受MCU發(fā)出的關(guān)機(jī)信號(hào)，斷開輔助電源輸入源，輔助電源供電電路停止工作，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)機(jī)。
該太陽(yáng)能自動(dòng)開關(guān)機(jī)電路簡(jiǎn)單、可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)，可以廣泛運(yùn)用于其它類型的太陽(yáng)能充電控制器中，也可以應(yīng)用于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動(dòng)開關(guān)機(jī)電路中。
以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。