专利名称:一种独立光伏系统智能高效控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种独立光伏系统智能高效控制器，包括系统总控制电路、系统执行及DC-DC电路、系统按键和显示电路，所述系统总控制电路中的单片机MSP430F2232通过运算放大电路连接太阳能电池组件，所述单片机MSP430F2232通过系统执行及DC-DC电路连接蓄电池，所述系统总控制电路包括单片机MSP430F2232和运算放大器OPA4348A。本实用新型通过提高充放电效率实现对独立光伏系统整体效率提高，从而可以减少20％以上太阳能组件，减少配套的相关土建、支架、汇流箱、直流线缆等主辅材料的使用，缩短电站的建设周期，降低工程物料成本和施工成本以及建成后的维护成本，进而减少了场地使用量，在土地资源日趋紧张的情况下具有非常的经济和实际意义。
【专利说明】一种独立光伏系统智能高效控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高效控制器，具体是一种独立光伏系统智能高效控制器。
【背景技术】
[0002]目前独立光伏系统中使用的普通控制器造成独立光伏系统发电电效率大幅降低，原因如下:
[0003]1、蓄电池充满电的电压要高于标称电压也就是浮充电压，否则蓄电池将不能真正充满电，也就是说标称12V的铅酸蓄电池要用13.8V的充电电压才可以真正把它充满。
[0004]2、太阳能电池组件的特性:太阳能电池组件工作时其输出功率受很多因素的影响比如光照情况、组件安装的方位角和倾角、环境温度的高低、组件组串时的匹配情况等，解决以上问只是促使太阳能组件输出比较高功率的必要条件，但要输出其标称最佳功率则必须保持组件工作在最佳功率点(或称为最大工作点)上才行，要达到相应规格太阳能组件的最佳工作状态则最简单的办法就是采用太阳能组件生产厂家给出的推荐电压和电流值。所以在传统的独立光伏系统配置中，太阳能光伏组件的输出电压要比蓄电池的标称电压高40%到50%，(比如蓄电池标称电压为直流24V的系统，太阳能组件的标称电压要达到34V或36V)，这样才能在减去线路、辅助装置等的损耗后有效的为蓄电池充电:要充电到其浮充电压以保证真正的把蓄电池充满。但是通常独立光伏系统放电保护后其蓄电池电压会低于蓄电池标称电压，通常12V系统的放电保护电压为9.6V?10.8V，24V系统的放电保护电压为19.2V?21.6V，当太阳能电池组件再次为蓄电池充电时，由于蓄电池容性负载的特性以及太阳能电池组件功率有限而蓄电池的需求很大(在离网光伏发电系统的国家标准《GB/TXXXX-200X》(报批稿)中推荐:“晶体硅光伏系统蓄电池设计容量，一般应不小于光伏子系统设计标准日发电量的2.44倍”。原文见第3页“3注”)太阳能电池组件的输出电压会被蓄电池直接大幅度拉低至接近蓄电池电压，就像普通充电器工作在限流充电状态，使得太阳能电池组件失去最佳工作状态，由太阳能组件的工作特性可知其输出功率会会随着输出电压的大幅下降而明显降低，比如标称功率为180W 36V的太阳能电池组件经实测这时的输出功率只有115W?120W左右，输出功率损失约30 %，在一些配置不当的系统中会更多，尤其是过放保护电压设置比较低的系统刚开始充电时功率损失接近40%。普通的控制器确切的说只是一个开关管或继电器为主的开关由控制线路支配在蓄电池过充电、过放电、短路等情况发生时执行通断动作起到一些预定的保护作用，对于太阳能组件的工作状态和蓄电池充电过程中的参数变化不能进行有效调节，也就不能改善系统的充放电效率。由于系统中其它方面的损耗基本上是稳定的，所以造成系统的发电效率也大幅度降低:在独立光伏系统技术规范的国家标准《GB/T X X X X-200 X》(报批稿)中推荐“晶体硅光伏系统效率可参考选取0.51” (原文见第3页“2注”)。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种独立光伏系统智能高效控制器，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0007]一种独立光伏系统智能高效控制器，包括系统总控制电路、系统执行及DC-DC电路、系统按键和显示电路，所述系统总控制电路中的单片机MSP430F2232通过运算放大电路连接太阳能电池组件，所述单片机MSP430F2232通过系统执行及DC-DC电路连接蓄电池，所述系统总控制电路包括单片机MSP430F2232和运算放大器OPA4348A ;所述单片机MSP430F2232的第12脚和第13脚分别连接收发电路IC204中收发器的第5脚和第6脚，所述单片机MSP430F2232的第25脚、第26脚和第27脚分别连接收发电路IC205中收发器的第4脚、第I脚和第2、3脚，所述收发器的型号均为SN65HVD10D，所述收发电路IC205中收发器的第6脚和第7脚分别连接电路接口 J204 ;所述单片机MSP430F2232分别连接有电路接口 J202、电路接口 J205和电路接口 J201，其中电路接口 J202还与电路接口 J203串联；所述运算电路是以运算放大器OPA4348A为核心元件的电流运算放大电路IC203A、电流运算放大电路IC203B、电压运算放大电路IC203C和电压运算放大电路IC203D的输出端A0、A1、A2、A3分别连接在单片机MSP430F2232的第8脚、第9脚、第10脚和第11脚，所述电流运算放大电路IC203A、电流运算放大电路IC203B、电压运算放大电路IC203C和电压运算放大电路IC203D的输入端ΙΑ0、IAl、IA2、IA3分别连接电路接口 J201的第10、11、12、13脚；所述单片机MSP430F2232的第33脚和第34脚分别连接系统执行及DC-DC电路的PWMl和PWM2，所述系统执行及DC-DC电路包括防反流电路、BUCK电路和蓄电池充放电管理电路。
[0008]作为本实用新型进一步的方案:所述系统按键和显示电路控制连接mos管Q118、mos 管 Ql 14 和 mos 管 Q121。
[0009]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型通过提高充放电效率实现对独立光伏系统整体效率提高，从而可以减少20%以上太阳能组件，减少配套的相关土建、支架、汇流箱、直流线缆等主辅材料的使用，缩短电站的建设周期，降低工程物料成本和施工成本以及建成后的维护成本，进而减少了场地使用量，在土地资源日趋紧张的情况下具有非常的经济和实际意义。
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型的结构原理图；
[0011]图2为系统总控制电路的结构示意图；
[0012]图3为系统执行及DC-DC电路的结构示意图；
[0013]图4是图2的A部放大图；
[0014]图5是图2的B部放大图；
[0015]图6是图3的C部放大图；
[0016]图7是图3的D部放大图。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0018]请参阅图1?7，本实用新型实施例中，一种独立光伏系统智能高效控制器，包括系统总控制电路、系统执行及DC-DC电路、系统按键和显示电路，所述系统总控制电路中的单片机MSP430F2232通过运算放大电路连接太阳能电池组件，所述单片机MSP430F2232通过系统执行及DC-DC电路连接蓄电池，所述系统按键和显示电路为现有技术，本实用不做说明，所述系统总控制电路包括单片机MSP430F2232和运算放大器OPA4348A ;所述单片机MSP430F2232的第12脚和第13脚分别连接收发电路IC204中收发器的第5脚和第6脚，所述单片机MSP430F2232的第25脚、第26脚和第27脚分别连接收发电路IC205中收发器的第4脚、第I脚和第2、3脚，所述收发器的型号均为SN65HVD10D，所述收发电路IC205中收发器的第6脚和第7脚分别连接电路接口 J204 ;所述单片机MSP430F2232分别连接有电路接口 J202、电路接口 J205和电路接口 J201，其中电路接口 J202还与电路接口 J203串联；所述运算电路是以运算放大器OPA4348A为核心元件的电流运算放大电路IC203A、电流运算放大电路IC203B、电压运算放大电路IC203C和电压运算放大电路IC203D的输出端A0、A1、A2、A3分别连接在单片机MSP430F2232的第8脚、第9脚、第10脚和第11脚，所述电流运算放大电路IC203A、电流运算放大电路IC203B、电压运算放大电路IC203C和电压运算放大电路IC203D的输入端IA0、IA1、IA2、IA3分别连接电路接口 J201的第10、11、12、13脚，通过电流运算放大电路IC203A、电流运算放大电路IC203B、电压运算放大电路IC203C和电压运算放大电路IC203D采集太阳能板的输出电压、对蓄电池的充电流及蓄电池两端电压等数据并经过单片机MSP430F2232内特定的算法产生调节PWM占空比的信号，所述电流的PWM占空比信号从单片机MSP430F2232的第33脚输出，电压的PWM占空比信号从单片机MSP430F2232的第34脚输出；
[0019]所述单片机MSP430F2232的第33脚和第34脚分别连接系统执行及DC-DC电路的PWMl和PWM2，所述系统执行及DC-DC电路包括防反流电路1、BUCK电路2和蓄电池充放电管理电路3，所述mos管Q118与比较器LM393等组成的防反流电路降低了由普通整流二极管的防反流损耗；所述mos管Q114、电感L103、二极管D127、芯片IC108组成了 BUCK电路，BUCK电路通过PWMl和PWM2连接单片机MSP430F2232，接受来自单片机MSP430F2232的PWM信号，驱动BUCK电路产生最大功率点跟踪控制(MPPT)功能；所述mos管Q121、电路接口 J104(与蓄电池的接口)、电路接口 J105(与负载的接口)及电阻町59、二极管以19、二极管Q120等组成蓄电池充放电管理电路，单片机MSP430F2232通过采集蓄电池两端电压信号来估算电量以调节PWM信号从而达到调整充电电压和电流的目的；放电电路是单片机MSP430F2232通过采集蓄电池电压来估算电量以控制MOS管Q121的开通与关断以达到放电保护的目的；所述系统按键和显示电路控制连接mos管Q118、mos管Q114和mos管Q121。
[0020]对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0021]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【权利要求】
1.一种独立光伏系统智能高效控制器，包括系统总控制电路、系统执行及DC-DC电路、系统按键和显示电路，其特征在于，所述系统总控制电路中的单片机MSP430F2232通过运算放大电路连接太阳能电池组件，所述单片机MSP430F2232通过系统执行及DC-DC电路连接蓄电池，所述系统总控制电路包括单片机MSP430F2232和运算放大器0PA4348A ;所述单片机MSP430F2232的第12脚和第13脚分别连接收发电路IC204中收发器的第5脚和第6脚，所述单片机MSP430F2232的第25脚、第26脚和第27脚分别连接收发电路IC205中收发器的第4脚、第I脚和第2、3脚，所述收发器的型号均为SN65HVD10D，所述收发电路IC205中收发器的第6脚和第7脚分别连接电路接口 J204 ;所述单片机MSP430F2232分别连接有电路接口 J202、电路接口 J205和电路接口 J201，其中电路接口 J202还与电路接口 J203串联；所述运算电路是以运算放大器0PA4348A为核心元件的电流运算放大电路IC203A、电流运算放大电路IC203B、电压运算放大电路IC203C和电压运算放大电路IC203D的输出端A0、Al、A2、A3分别连接在单片机MSP430F2232的第8脚、第9脚、第10脚和第11脚，所述电流运算放大电路IC203A、电流运算放大电路IC203B、电压运算放大电路IC203C和电压运算放大电路IC203D的输入端IA0、IA1、IA2、IA3分别连接电路接口 J201的第10、11、12、13脚；所述单片机MSP430F2232的第33脚和第34脚分别连接系统执行及DC-DC电路的PWMl和PWM2，所述系统执行及DC-DC电路包括防反流电路、BUCK电路和蓄电池充放电管理电路。2.根据权利要求1所述的一种独立光伏系统智能高效控制器，其特征在于，所述系统按键和显不电路控制连接mos管Ql 18、mos管Ql 14和mos管Q121。
【文档编号】H02J7-00GK204290859SQ201420387734
【发明者】康国锋 [申请人]康国锋