专利名称：带交流检测控制单元的太阳能发电系统控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带交流检测控制单元的太阳能发电系统控制器。
背景技术：
目前市场上的太阳能发电控制器，都为独立式控制器，安装到太阳能发电系统和独立使用的时候一样，只具有太阳能充电、直流放电功能这样的基本功能，而安装入太阳能离网发电系统以后对系统的性能、安全和各个模块之间关联无法进行控制，调配。系统故障时，也无法为系统提供保护性的控制。由于独立式太阳能发电系统配置问题，技术参差不齐，导致系统的木桶效应特别严重，部分系统模块配置过高，另外一部分配置过低，系统性能浪费很大，也使得系统寿命大幅降低，特别是其中的电池组，目前系统配置中，大多数的小型系统集成商，电池配置偏低，而逆变器配置过大，导致电池放电电流过大，而且毫无节制，使得系统中电池成了易损件，跟电动车情况差不多，由于大电流放电，造成电池I年过后寿命基本就快到头了，而目前的太阳能发电控制器只有盲目的给电池进行充电上的SOC维护，无法了解到电池放电状态,也无法对过渡、过快放电的情况进行针对性的SOC充电维护。
发明内容
鉴于上述技术问题，本发明提供了一种带交流检测控制单元的太阳能发电系统控制器。该装置通过检测交流直流放电状态，放电深度，对放电过程进行控制调节，分析出电池的状态，然后对其进行保护性的缓解或者停止作业，并且在以后放电的过程中，针对放电的过程，对电池进行维护性的充电，从而达到3个目的。I.电池寿命延长20-30% ;2.充电效率提升20% ；3.系统的电能利用率提升10%。本发明的具体技术方案如下带交流检测控制单元的太阳能发电系统控制器，包括处理器，所述处理器连接组件电压检测模块，该组件电压检测模块接于太阳能发电光伏组件与蓄电池之间，用来采集太阳能发电电压，并将采集的电压参数发送给处理器；所述处理器还分别连接充电驱动电路、充电电流检测模块和蓄电池电压检测模块；所述处理器通过蓄电池电压检测模块采集蓄电池电量参数以及充电电流检测模块采集充入蓄电池的实时电量来控制充电驱动电路对太阳能发电光伏组件向蓄电池充电的开闭；所述处理器还分别连接放电驱动电路和放电电流检测模块；所述处理器通过放电电流检测模块采集的直流电量来判断直流短路或直流过载，以便控制放电驱动电路调节蓄电池对直流负载充电的开闭；所述处理器通过连接逆变驱动开关来控制与蓄电池相连的逆变器的开闭；所述处理器还连接用来采集逆变器输出的交流电流的电流互感器；所述处理器还连接用来采集逆变器输出的交流电压的交流电压检测模块。上述方案中，所述处理器分别连接包含直流放电开关和交流放电开关的控制按 键。
上述方案中，所述处理器连接有段式液晶显示屏。上述方案中，所述充电驱动电路连接有两个MOSFET场效晶体管。上述方案中，所述放电驱动电路连接有 一个MOSFET场效晶体管。上述方案中，所述交流电压检测模块包括电桥和线性光耦，所述交流电压通过电桥整流以后，输入到线性光耦，线性光耦隔离反馈出一个与整流后的高压成正比的模拟电压值，从而提供给处理器进行AD采集。 上述方案中，所述处理器采用型号为ATMEGA16L的AVR单片机，并通过连接蓄电池来获得电力供应。根据上述方案，本发明的有益效果如下I.可以提升电池寿命20-30% ；2.由于分析了电池放电过程，并且及时截止了放电，因此特例特充，使得电能吸收率加强，所以SOC充电效率提升20% ；3.由于根据检测放电状态，所以截止放电随着放电强度而改变，不会因为放电过于剧烈，导致电池容量无法发挥出来，因此系统电能利用率提升了 10%4.由于控制器能够检测电池容量，充放电的电流，因此一定逆变器放电功率随着电池的能力改变，过大功率放电设备不会无法控制，使得系统整体安全性，可靠性提高，
以下结合附图
和具体实施方式
来进一步说明本发明。图I为本发明所述控制器的结构框图
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。如图I所示，本发明所述的带交流检测控制单元的太阳能发电系统控制器，包括处理器101，该处理器101连接组件电压检测模块102，该组件电压检测模块102接于太阳能发电光伏组件201与蓄电池202之间，用来采集太阳能发电电压，并将采集的电压参数发送给处理器101。它的用途有2个1.判断太阳能组件是否低于电池电压，看是不是该关闭充电M0SFET，来防止蓄电池对太阳能组件进行反向充电；2.判断是否天很黑或者到了晚上，以备一些客户需要光线不足时，系统能够自动打开照明负载，光线足够的时候关闭负载。 处理器101还分别连接充电驱动电路103、充电电流检测模块104和蓄电池电压检测模块105 ;处理器101通过蓄电池电压检测模块105采集蓄电池电量参数以及充电电流检测模块104采集充入蓄电池的实时电量来控制充电驱动电路103对太阳能发电光伏组件201向蓄电池202充电的开闭。处理器101还分别连接放电驱动电路106和放电电流检测模块107 ;处理器101通过放电电流检测模块107采集的直流电量来判断直流短路或直流过载，以便控制放电驱动电路106调节蓄电池202对直流负载203充电的开闭。处理器101通过连接逆变驱动开关108来控制与蓄电池202相连的逆变器204的开闭；处理器101还连接用来采集逆变器输出的交流电流的电流互感器109 ;处理器101还连接用来采集逆变器输出的交流电压的交流电压检测模块110。该交流电压检测模块包括电桥1101和线性光耦1102，所述交流电压通过电桥1101整流以后，输入到线性光耦1102，线性光耦1102隔离反馈出一个与整流后的高压成正比的模拟电压值，从而提供给处理器101进行AD采集。交流电压跟交流电流是计算交流功率的依据，也可检测交流输出是否正
常o当然，处理器还分别连接包含直流放电开关和交流放电开关的控制按键111以及段式液晶显示屏112。充电驱动电路103采用推挽式驱动，由于推挽驱动开关速度快，适合PWM充电的需求。该电路还连接有两个MOSFET场效晶体管(Q1，Q2)。这两个MOSFET场效晶体管作为充电开关正反串联而成，首先直接通过充电驱动电路完全导通MOSFET场效晶体管Ql，Q2进行直充，等到电池电压达到13. 5V以后开始通过充电驱动电路使用PWM驱动进行浮充，处理器根据充电电流，逐渐减小PWM占空比，直至电池电压达到14. 4V，如果需要提升充电，则继续保持PWM直至14. 8V结束。2个MOSFET正反串联是为了防止电池电流反向对太阳能组件充电，因为太阳能组件夜晚电压接近0V，蓄电池如果长期对太阳能组件充电，则会损坏组件。MOSFET场效晶体管的型号为IRF3205。放电驱动电路106连接有一个MOSFET场效晶体管Q3。该MOS管是直流放电的开关。在电池欠压，过压，直流过载、短路时候关闭。这样根据直流放电电流，处理器可以判断直流短路和直流过载，然后通过放电驱动关闭MOSFET场效晶体管Q3 ;处理器定时采集放电电流，通过积分法，可以计算出直流放电电量，提供给SOC算法计算。电流互感器109用来采集交流电流，然后输出模拟信号到处理器进行AD采样，从而提供给SOC交流输出功率计算。这个也是交流过载，短路检测的依据。另外，需要指出的是控制器101中处理器采用型号为ATMEGA16L的AVR单片机，通过连接蓄电池来获得电力供应。处理器通过采集到个各种信号和按键操作，然后进行计算，从而执行充电，放电以及各种保护的功能。本发明所述的太阳能发电系统控制器，具有逆变器控制，交流短路，直流短路，交流过载，直流过载功能，并且由液晶反应给用户系统各种状态，接受用户操控的功能。由于控制器能够对交流放电过程进行检测，并且控制破坏性放电，因此控制器能对电池进行保护性的SOC充电，在充电过程中能够对电池进行维护充电，而且因此充电效率能够比正常充电提升20 %，电池寿命增加30 %，系统的电能利用率提升10 %，系统整体配置的浪费程度急剧下降，电池寿命增加使得电池的利用率提高，减缓了电池的更换事件，这样也减少电池生产，对社会环保起了一定的作用。上述本发明的这种控制器的具体运行步骤主要为I.检测电池容量，电池电压，放电深度，直流电流；2.检测交流放电电压，电流；3.超出过大电流放电，或者短路则停止交流放电；4.分析放电整个过程中，根据放电时间，放电电流得出放电速率，则电池截止放电电压适当可以调节低点，如果放电过程比较均匀，而且放电速率适合电池特性，则按电池征程截止电压截止放电；
5.整个放电电流属于50%以上额定功率，则充电时进行SOC维护充电，维护充电时加大充电电流，并且最后进行提升充电把电池电压提升至14. 8V，如果放电平缓，则电池充到14. 4V结束充电；6.在整个放电以及待机长时间过程中，电池电压偏低，则待下次充电时，系统也进行提升充电至14. 8V充电结束；7.计时器累计到一个月，如果没有大功率放电或者其他原因导致的提升充电状态出现，则下一次充电则开启提升充电一次。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。
权利要求
1.带交流检测控制单元的太阳能发电系统控制器，包括处理器，所述处理器连接组件电压检测模块，该组件电压检测模块接于太阳能发电光伏组件与蓄电池之间，用来采集太阳能发电电压，并将采集的电压参数发送给处理器；所述处理器还分别连接充电驱动电路、充电电流检测模块和蓄电池电压检测模块；所述处理器通过蓄电池电压检测模块采集蓄电池电量参数以及充电电流检测模块采集充入蓄电池的实时电量来控制充电驱动电路对太阳能发电光伏组件向蓄电池充电的开闭；所述处理器还分别连接放电驱动电路和放电电流检测模块；所述处理器通过放电电流检测模块采集的直流电量来判断直流短路或直流过载，以便控制放电驱动电路调节蓄电池对直流负载充电的开闭；所述处理器通过连接逆变驱动开关来控制与蓄电池相连的逆变器的开闭；所述处理器还连接用来采集逆变器输出的交流电流的电流互感器；所述处理器还连接用来采集逆变器输出的交流电压的交流电压检测模块。
2.根据权利要求I的带交流检测控制单元的太阳能发电系统控制器，其特征在于，所述处理器分别连接包含直流放电开关和交流放电开关的控制按键。
3.根据权利要求I的带交流检测控制单元的太阳能发电系统控制器，其特征在于，所述处理器连接有段式液晶显示屏。
4.根据权利要求I的带交流检测控制单元的太阳能发电系统控制器，其特征在于，所述充电驱动电路连接有两个MOSFET场效晶体管。
5.根据权利要求I的带交流检测控制单元的太阳能发电系统控制器，其特征在于，所述放电驱动电路连接有一个MOSFET场效晶体管
6.根据权利要求I的带交流检测控制单元的太阳能发电系统控制器，其特征在于，所述交流电压检测模块包括电桥和线性光耦，所述交流电压通过电桥整流以后，输入到线性光耦，线性光耦隔离反馈出一个与整流后的高压成正比的模拟电压值，从而提供给处理器进行AD米集。
7.根据权利要求I的带交流检测控制单元的太阳能发电系统控制器，其特征在于，所述处理器采用型号为ATMEGA16L的AVR单片机，并通过连接蓄电池来获得电力供应。
全文摘要
本发明公开了一种带交流检测控制单元的太阳能发电系统控制器。它包括处理器、组件电压检测模块、充电驱动电路、充电电流检测模块、蓄电池电压检测模块、放电驱动电路、放电电流检测模块、逆变驱动开关、电流互感器、交流电压检测模块。该装置通过检测交流直流放电状态，放电深度，对放电过程进行控制调节，分析出电池的状态，然后对其进行保护性的缓解或者停止作业，并且在以后放电的过程中，针对放电的过程，对电池进行维护性的充电，从而达到3个目的。1.电池寿命延长20-30％；2.充电效率提升20％；3.系统的电能利用率提升10％。
文档编号H02J7/00GK102709977SQ20121017885
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者翟川 申请人:常州鹰飞电子科技有限公司