專利名稱:一種獨立光伏系統智能高效控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種獨立光伏系統智能高效控制器，包括系統總控制電路、系統執行及DC-DC電路、系統按鍵和顯示電路，所述系統總控制電路中的單片機MSP430F2232通過運算放大電路連接太陽能電池組件，所述單片機MSP430F2232通過系統執行及DC-DC電路連接蓄電池，所述系統總控制電路包括單片機MSP430F2232和運算放大器OPA4348A。本實用新型通過提高充放電效率實現對獨立光伏系統整體效率提高，從而可以減少20％以上太陽能組件，減少配套的相關土建、支架、匯流箱、直流線纜等主輔材料的使用，縮短電站的建設周期，降低工程物料成本和施工成本以及建成后的維護成本，進而減少了場地使用量，在土地資源日趨緊張的情況下具有非常的經濟和實際意義。
【專利說明】一種獨立光伏系統智能高效控制器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種高效控制器，具體是一種獨立光伏系統智能高效控制器。
【背景技術】
[0002]目前獨立光伏系統中使用的普通控制器造成獨立光伏系統發電電效率大幅降低，原因如下:
[0003]1、蓄電池充滿電的電壓要高于標稱電壓也就是浮充電壓，否則蓄電池將不能真正充滿電，也就是說標稱12V的鉛酸蓄電池要用13.8V的充電電壓才可以真正把它充滿。
[0004]2、太陽能電池組件的特性:太陽能電池組件工作時其輸出功率受很多因素的影響比如光照情況、組件安裝的方位角和傾角、環境溫度的高低、組件組串時的匹配情況等，解決以上問只是促使太陽能組件輸出比較高功率的必要條件，但要輸出其標稱最佳功率則必須保持組件工作在最佳功率點(或稱為最大工作點)上才行，要達到相應規格太陽能組件的最佳工作狀態則最簡單的辦法就是采用太陽能組件生產廠家給出的推薦電壓和電流值。所以在傳統的獨立光伏系統配置中，太陽能光伏組件的輸出電壓要比蓄電池的標稱電壓高40%到50%，(比如蓄電池標稱電壓為直流24V的系統，太陽能組件的標稱電壓要達到34V或36V)，這樣才能在減去線路、輔助裝置等的損耗后有效的為蓄電池充電:要充電到其浮充電壓以保證真正的把蓄電池充滿。但是通常獨立光伏系統放電保護后其蓄電池電壓會低于蓄電池標稱電壓，通常12V系統的放電保護電壓為9.6V?10.8V，24V系統的放電保護電壓為19.2V?21.6V，當太陽能電池組件再次為蓄電池充電時，由于蓄電池容性負載的特性以及太陽能電池組件功率有限而蓄電池的需求很大(在離網光伏發電系統的國家標準《GB/TXXXX-200X》(報批稿)中推薦:“晶體硅光伏系統蓄電池設計容量，一般應不小于光伏子系統設計標準日發電量的2.44倍”。原文見第3頁“3注”)太陽能電池組件的輸出電壓會被蓄電池直接大幅度拉低至接近蓄電池電壓，就像普通充電器工作在限流充電狀態，使得太陽能電池組件失去最佳工作狀態，由太陽能組件的工作特性可知其輸出功率會會隨著輸出電壓的大幅下降而明顯降低，比如標稱功率為180W 36V的太陽能電池組件經實測這時的輸出功率只有115W?120W左右，輸出功率損失約30 %，在一些配置不當的系統中會更多，尤其是過放保護電壓設置比較低的系統剛開始充電時功率損失接近40%。普通的控制器確切的說只是一個開關管或繼電器為主的開關由控制線路支配在蓄電池過充電、過放電、短路等情況發生時執行通斷動作起到一些預定的保護作用，對于太陽能組件的工作狀態和蓄電池充電過程中的參數變化不能進行有效調節，也就不能改善系統的充放電效率。由于系統中其它方面的損耗基本上是穩定的，所以造成系統的發電效率也大幅度降低:在獨立光伏系統技術規范的國家標準《GB/T X X X X-200 X》(報批稿)中推薦“晶體硅光伏系統效率可參考選取0.51” (原文見第3頁“2注”)。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種獨立光伏系統智能高效控制器，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0006]為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案:
[0007]一種獨立光伏系統智能高效控制器，包括系統總控制電路、系統執行及DC-DC電路、系統按鍵和顯示電路，所述系統總控制電路中的單片機MSP430F2232通過運算放大電路連接太陽能電池組件，所述單片機MSP430F2232通過系統執行及DC-DC電路連接蓄電池，所述系統總控制電路包括單片機MSP430F2232和運算放大器OPA4348A ;所述單片機MSP430F2232的第12腳和第13腳分別連接收發電路IC204中收發器的第5腳和第6腳，所述單片機MSP430F2232的第25腳、第26腳和第27腳分別連接收發電路IC205中收發器的第4腳、第I腳和第2、3腳，所述收發器的型號均為SN65HVD10D，所述收發電路IC205中收發器的第6腳和第7腳分別連接電路接口 J204 ;所述單片機MSP430F2232分別連接有電路接口 J202、電路接口 J205和電路接口 J201，其中電路接口 J202還與電路接口 J203串聯；所述運算電路是以運算放大器OPA4348A為核心元件的電流運算放大電路IC203A、電流運算放大電路IC203B、電壓運算放大電路IC203C和電壓運算放大電路IC203D的輸出端A0、A1、A2、A3分別連接在單片機MSP430F2232的第8腳、第9腳、第10腳和第11腳，所述電流運算放大電路IC203A、電流運算放大電路IC203B、電壓運算放大電路IC203C和電壓運算放大電路IC203D的輸入端ΙΑ0、IAl、IA2、IA3分別連接電路接口 J201的第10、11、12、13腳；所述單片機MSP430F2232的第33腳和第34腳分別連接系統執行及DC-DC電路的PWMl和PWM2，所述系統執行及DC-DC電路包括防反流電路、BUCK電路和蓄電池充放電管理電路。
[0008]作為本實用新型進一步的方案:所述系統按鍵和顯示電路控制連接mos管Q118、mos 管 Ql 14 和 mos 管 Q121。
[0009]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:本實用新型通過提高充放電效率實現對獨立光伏系統整體效率提高，從而可以減少20%以上太陽能組件，減少配套的相關土建、支架、匯流箱、直流線纜等主輔材料的使用，縮短電站的建設周期，降低工程物料成本和施工成本以及建成后的維護成本，進而減少了場地使用量，在土地資源日趨緊張的情況下具有非常的經濟和實際意義。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的結構原理圖；
[0011]圖2為系統總控制電路的結構示意圖；
[0012]圖3為系統執行及DC-DC電路的結構示意圖；
[0013]圖4是圖2的A部放大圖；
[0014]圖5是圖2的B部放大圖；
[0015]圖6是圖3的C部放大圖；
[0016]圖7是圖3的D部放大圖。
【具體實施方式】
[0017]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0018]請參閱圖1?7，本實用新型實施例中，一種獨立光伏系統智能高效控制器，包括系統總控制電路、系統執行及DC-DC電路、系統按鍵和顯示電路，所述系統總控制電路中的單片機MSP430F2232通過運算放大電路連接太陽能電池組件，所述單片機MSP430F2232通過系統執行及DC-DC電路連接蓄電池，所述系統按鍵和顯示電路為現有技術，本實用不做說明，所述系統總控制電路包括單片機MSP430F2232和運算放大器OPA4348A ;所述單片機MSP430F2232的第12腳和第13腳分別連接收發電路IC204中收發器的第5腳和第6腳，所述單片機MSP430F2232的第25腳、第26腳和第27腳分別連接收發電路IC205中收發器的第4腳、第I腳和第2、3腳，所述收發器的型號均為SN65HVD10D，所述收發電路IC205中收發器的第6腳和第7腳分別連接電路接口 J204 ;所述單片機MSP430F2232分別連接有電路接口 J202、電路接口 J205和電路接口 J201，其中電路接口 J202還與電路接口 J203串聯；所述運算電路是以運算放大器OPA4348A為核心元件的電流運算放大電路IC203A、電流運算放大電路IC203B、電壓運算放大電路IC203C和電壓運算放大電路IC203D的輸出端A0、A1、A2、A3分別連接在單片機MSP430F2232的第8腳、第9腳、第10腳和第11腳，所述電流運算放大電路IC203A、電流運算放大電路IC203B、電壓運算放大電路IC203C和電壓運算放大電路IC203D的輸入端IA0、IA1、IA2、IA3分別連接電路接口 J201的第10、11、12、13腳，通過電流運算放大電路IC203A、電流運算放大電路IC203B、電壓運算放大電路IC203C和電壓運算放大電路IC203D采集太陽能板的輸出電壓、對蓄電池的充電流及蓄電池兩端電壓等數據并經過單片機MSP430F2232內特定的算法產生調節PWM占空比的信號，所述電流的PWM占空比信號從單片機MSP430F2232的第33腳輸出，電壓的PWM占空比信號從單片機MSP430F2232的第34腳輸出；
[0019]所述單片機MSP430F2232的第33腳和第34腳分別連接系統執行及DC-DC電路的PWMl和PWM2，所述系統執行及DC-DC電路包括防反流電路1、BUCK電路2和蓄電池充放電管理電路3，所述mos管Q118與比較器LM393等組成的防反流電路降低了由普通整流二極管的防反流損耗；所述mos管Q114、電感L103、二極管D127、芯片IC108組成了 BUCK電路，BUCK電路通過PWMl和PWM2連接單片機MSP430F2232，接受來自單片機MSP430F2232的PWM信號，驅動BUCK電路產生最大功率點跟蹤控制(MPPT)功能；所述mos管Q121、電路接口 J104(與蓄電池的接口)、電路接口 J105(與負載的接口)及電阻町59、二極管以19、二極管Q120等組成蓄電池充放電管理電路，單片機MSP430F2232通過采集蓄電池兩端電壓信號來估算電量以調節PWM信號從而達到調整充電電壓和電流的目的；放電電路是單片機MSP430F2232通過采集蓄電池電壓來估算電量以控制MOS管Q121的開通與關斷以達到放電保護的目的；所述系統按鍵和顯示電路控制連接mos管Q118、mos管Q114和mos管Q121。
[0020]對于本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本實用新型內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0021]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【權利要求】
1.一種獨立光伏系統智能高效控制器，包括系統總控制電路、系統執行及DC-DC電路、系統按鍵和顯示電路，其特征在于，所述系統總控制電路中的單片機MSP430F2232通過運算放大電路連接太陽能電池組件，所述單片機MSP430F2232通過系統執行及DC-DC電路連接蓄電池，所述系統總控制電路包括單片機MSP430F2232和運算放大器0PA4348A ;所述單片機MSP430F2232的第12腳和第13腳分別連接收發電路IC204中收發器的第5腳和第6腳，所述單片機MSP430F2232的第25腳、第26腳和第27腳分別連接收發電路IC205中收發器的第4腳、第I腳和第2、3腳，所述收發器的型號均為SN65HVD10D，所述收發電路IC205中收發器的第6腳和第7腳分別連接電路接口 J204 ;所述單片機MSP430F2232分別連接有電路接口 J202、電路接口 J205和電路接口 J201，其中電路接口 J202還與電路接口 J203串聯；所述運算電路是以運算放大器0PA4348A為核心元件的電流運算放大電路IC203A、電流運算放大電路IC203B、電壓運算放大電路IC203C和電壓運算放大電路IC203D的輸出端A0、Al、A2、A3分別連接在單片機MSP430F2232的第8腳、第9腳、第10腳和第11腳，所述電流運算放大電路IC203A、電流運算放大電路IC203B、電壓運算放大電路IC203C和電壓運算放大電路IC203D的輸入端IA0、IA1、IA2、IA3分別連接電路接口 J201的第10、11、12、13腳；所述單片機MSP430F2232的第33腳和第34腳分別連接系統執行及DC-DC電路的PWMl和PWM2，所述系統執行及DC-DC電路包括防反流電路、BUCK電路和蓄電池充放電管理電路。2.根據權利要求1所述的一種獨立光伏系統智能高效控制器，其特征在于，所述系統按鍵和顯不電路控制連接mos管Ql 18、mos管Ql 14和mos管Q121。
【文檔編號】H02J7-00GK204290859SQ201420387734
【發明者】康國鋒 [申請人]康國鋒