用照明負載為100W為具體實施例對本發明進行詳細講述，本發明設計了兩級保護電路。
[0038]其中第一保護電路包括運算放大器LM358、比較器LM393、MOS管和第一電阻，與智能控制器120的A/D轉換連接的運算放大器LM358通過第一電阻與MOS管(圖中GBl位置)連接一端，MOS管(GBl)另一端與比較器LM393連接，第一電阻R7與三極管Ql連接至智能控制器的18引腳(圖中Pl.7)。
[0039]圖2中:P1.6為單片機18引腳；P1.7為單片機19引腳；P3.2為單片機6引腳。
[0040]具體的，第一保護電路采用了 R7(0.01D康銅絲)以及運放電路LM358、比較器LM393等器件組成的過流、短路檢測電路配合單片機(即智能控制器)19引腳的A/D轉換(即Pl.7)及外部中斷響應來實現對LED照明系統進行保護。第一電阻R7與三極管Ql連接至智能控制器的18引腳(SP Pl.6)，19引腳的A/D轉換用作過流信號識別，當電流超過額定電流20%并維持30s以上時，確認為過流；短路電流可設定為20A，響應時間為毫秒數量級。
[0041]其中外部中斷子程序可在智能控制器中編輯，可編輯為: void servise_TNT00 interrupt O using I
{if (P3_2) //高電平，認為是干擾信號觸發中斷 return
delay I (5000) ; //1ms 延時 if (P3—2=0)
{load—switch—I=LSTOP;// 負載開關 I 關L00P1_DL=1;置負載短路標志
}
}
外部中斷子程序應為高優先級中斷，編制子程序實現負載過流、短路保護時，要充分考慮負載啟動瞬間會產生數倍于額定電流的沖擊電流，沖擊電流維持在3ms?5ms，應在軟件上采取措施，避免短路與負載開啟的誤判。確定負載過流、短路后，切斷負載輸出。負載切斷后，每隔一段時間，如20ms，應試接通負載開關，當發現過流、短路信號已消除，則恢復負載的輸出，否則負載開關仍然保持斷開。
[0042]第二級保護電路包括用于通過增加電阻降低工作電流的電子保險絲F，電子保險絲一端太陽能電池板連接，電子保險絲另一端與比較器連接。
[0043]具體的，第二級采用了電子保險絲保護，發生過流或短路時，流經電子保險絲F的電流驟然增加時，溫度隨之上升，其電阻大大增加，工作電流大幅降低，達到保護電路目的，響應時間為秒數量級。過流撤消或短路恢復后電子保險絲F恢復成低阻抗導體，無須任何人為更換或維修。
[0044]具體實施應用中，系統采用了以上兩級保護措施后，在長達數小時時間負載短路實驗后，控制器仍沒出現電路燒毀現象。解決了用傳統保險絲只能對電路進行一次性保護，一旦燒毀必須人為更換的問題，同短路后需手動復位或斷電后重新開啟的系統相比，也具有明顯的優點、簡化了維護、提高了系統的安全性能。
[0045]為控制器模塊在具體應用實施時可參與圖3，為電壓檢測流程圖；
微控制器模塊，用于根據預設閥值對蓄電池進行充電管理，當太陽能電池板正常輸出電壓時蓄電池開路，關斷負載。在蓄電池開路保護中:萬一蓄電池開路，若在太陽能電池正常充電時，微控制器將關斷負載，以保證負載不被損傷，若在夜間或太陽能電池不充電時，控制器由于自身得不到電力，不會有任何動作。如果判斷電壓值是否大于30V，若大于則關閉充電開關對蓄電池進行充電保護。如果檢測電壓低于30V高于26.4V將調用浮充程序與均充程序對蓄電池進行充電，如果檢測電壓低于26.4V高于22V調用預充程序。處于夜間時，如果檢測電壓小于22V則關閉負載開關，高于22V則打開負載開關。
[0046]本發明在具體實施時，其電路工作原理請參閱圖4:
太陽能電池板通過二級管Dl和蓄電池連接，蓄電池又與三極管Ql并聯，蓄電池通過二極管D2、D3、D4、D5和三極管Q2、Q3與逆變器連接，并將逆變器轉換的交流電輸入負載中。
[0047]太陽照射在太陽能電池板上，太陽能電池開始工作，使二極管Dl跟三極管Ql工作，蓄電池開始蓄電，待蓄電池蓄電完畢后，根據程序的設定，Ql反作用，蓄電池停止蓄電。到晚上天色昏暗時，設定的程序啟動，使蓄電池開始放電，二極管D2、D3、D4、D5導通，三極管Q2、Q3工作，使負載發光，直到第二天早上，預先設定的程序又作用，使照明燈具熄滅；當有太陽照射太陽能電池板的時候，蓄電池又開始蓄電，這樣，無限的循環，就可以使家用燈具實現白天自動蓄電，夜晚自動照明，白天自動熄滅，大大減少了人力物力，而且這樣的設計，能節約更多的電能。
【主權項】
1.一種家庭式太陽能LED照明系統，包括太陽能電池板、蓄電池和逆變器，其特征在于，還包括； 與所述太陽能電池板連接的采用基于單片機管理控制的智能控制器，用于對外部輸入的設置參數進行處理，及對蓄電池、直流電路和交流電路的管理、以及控制對各工作狀態指示; 與所述蓄電池連接的所述太陽能電池板，由多個光伏材料串并聯組成，所述太陽能電池片上設置有一吸收釋放設備，用于通過吸收太陽光將太陽輻射能通過光電效應或者光化學直接或間接轉換成電能； 所述吸收釋放設備為相互依附的雙層結構，所述吸收釋放設備上層為碳納米管，所述吸收釋放設備為光子晶體，用于提高太陽光的光子的能及與光伏材料帶隙的能及匹配率從而提尚太陽光的利用率； 與所述智能控制器的P3 口連接的鍵盤電路，用于實現電路的自檢與工作模式參數設置； 所述智能控制器還包括與所述太陽能電池板和所述蓄電池連接的電壓檢測保護電路。
2.根據權利要求1所述的家庭式太陽能LED照明系統，其特征在于，所述檢測保護電路包括用于檢測負載過流及短路并對負載起保護作用的第一級保護電路，及用于對負載起阻流保護作用的第二級保護電路。
3.根據權利要求2所述的家庭式太陽能LED照明系統，其特征在于，所述第一保護電路包括運算放大器、比較器、MOS管和第一電阻，與所述智能控制器A/D轉換連接的運算放大器通過所述第一電阻與MOS管連接一端，所述MOS管另一端與比較器連接，所述第一電阻與三極管Ql連接至所述智能控制器的18引腳。
4.根據權利要求2所述的家庭式太陽能LED照明系統，其特征在于，所述第二級保護電路包括用于通過增加電阻降低工作電流的電子保險絲，所述電子保險絲一端所述太陽能電池板連接，所述電子保險絲另一端與比較器連接。
5.根據權利要求1所述的家庭式太陽能LED照明系統，其特征在于，所述智能控制器模塊還包括與所述蓄電池連接的微控制器模塊，用于根據預設閥值對蓄電池進行充電管理，當太陽能電池板正常輸出電壓時蓄電池開路，關斷負載。
6.根據權利要求1所述的家庭式太陽能LED照明系統，其特征在于，所述預設閥值包括上限閥值為30V，工作閥值為22V至26.4V，下限閥值為22V。
7.根據權利要求1所述的家庭式太陽能LED照明系統，其特征在于，所述智能控制器一端還連接有直流電路與直流負載連接。
8.一種家庭式太陽能LED照明系統的控制方法，其特征在于，將太陽能電池板接入智能控制器，將蓄電池和逆變器接入智能控制器，逆變器將直流電轉換為交流電接入交流負載； 第一保護電路的第一電阻、運算放大器和比較器組成過流、短路檢測電路，并配合智能控制器的A/D轉換作為信號識別來實現電路保護，當出現過流或短路時控制器斷開太陽能電池板與蓄電池的連接并關閉負載開關； 如果智能控制器未及時斷開太陽能電池板與蓄電池的連接或關閉負載開關則第二保護電路啟動保護智能控制器不被燒毀； 在太陽能為蓄電池充電時，當蓄電池充電電壓高于預設閥值時智能控制器通過微控制器模塊關斷蓄電池的充電，此后當充電電壓處于預設閥值內時微控制器模塊使蓄電池進入浮充狀態，當充電電壓低于預設閥值時微控制器模塊使蓄電池進入均沖狀態。
9.根據權利要求8所述的家庭式太陽能LED照明系統的控制方法，其特征在于，所述預設閥值包括上限閥值為30V，工作閥值為22V至26.4V，下限閥值為22V。
10.根據權利要求8所述的家庭式太陽能LED照明系統的控制方法，其特征在于，所述智能控制器一端還連接有直流電路接入直流負載。
【專利摘要】本發明公開了一種家庭式太陽能LED照明系統及控制方法，包括與所述太陽能電池板連接的采用基于單片機管理控制的智能控制器，與所述蓄電池連接的所述太陽能電池板由多個光伏材料串并聯組成，所述太陽能電池片上設置有一用于通過吸收太陽光將太陽輻射能通過光電效應或者光化學直接或間接轉換成電能吸收釋放設備，所述智能控制器還包括與所述太陽能電池板和所述蓄電池連接的電壓檢測保護電路。采用本發明可提高太陽能的利用率，及防止因線路問題而造成意外事件發生，使LED照明系統得到了更好的保護。
【IPC分類】H05B37-02
【公開號】CN104812145
【申請號】CN201510244686
【發明人】郭利輝, 張元敏, 王紅玲
【申請人】許昌學院
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月14日