专利名称：一种pwm太阳能控制器的pwm太阳能功率控制模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种功率控制电路，特别涉及的是一种应用于PWM太阳能 控制器的PWM太阳能功率控制模块。
背景技术：
太阳能作为一种高效的新型能源，已经越来越受到人们的重视，目前的太阳 能市场已经普遍采用PWM控制方式调节太阳能光伏电池的发电量和蓄电池组的充放 电管理，尤其是中小功率的太阳能发电设备全部采用PWM调节方式，请参阅图l所示， 其为现有的PWM太阳能控制器的功能结构简图，其包括PWM太阳能功率的控制 模块5、供电系统直流检测与控制模块4、交流检测与控制模块2、供电系统主控制器1 以及高频开关整流模块3,而PWM太阳能功率控制模块5是太阳能供电系统中的关 键部件，如何在主控制器1的控制之下，根据其指令对太阳能电池板转换的电能进行调 节，如何使电池板的输出电压保持稳定，为用电负载提供稳定、可靠的直流电能；如何 同时对蓄电池组进行充、放电维护，以使蓄电池组尽可能处于最佳状态，这对本领域技 术人员来说都是急待解决的问题。发明内容本发明的目的在于，提供一种PWM太阳能控制器的PWM太阳能功率控制 模块，用以解决上述问题。为实现上述目的，本发明提供了一种PWM太阳能控制器的PWM太阳能功 率控制模块，其用以完成太阳能光伏电池的输出电压调节、直流过压保护功能， 其包括功率开关部件其与所述的太阳能电池板相连；PWM 4企测单元用以;险测PWM驱动波，以判断电路工作正常与否，其与所述 的功率开关部件相连；驱动电路用以进行电平隔离和转换，转换电平为所述功率开关部件提供驱动
信号，其设置于所述的功率开关部件与所述的PWM检测单元之间；PWM控制单元，其与所述的驱动电路相连，用以产生作为驱动电路输入信号 的PWM波；PWM主控制单元，其设定一基准电压来控制输出电压的大小，对太阳能光电 池板熔丝检测电路的检测结果进行判断，同时对PWM太阳能控制器的主控制器 的工作状态进行检测，并根据检测结果作出相应的判断，同时与PWM太阳能控 制器的主控制器进行通信，上传检测信息，接收PWM太阳能控制器的主控制器 发布的指令或数据，所述的PWM主控制单元与所述的PWM控制单元相连；还 包括一备用控制单元，设置于所述的驱动电路和所述CPU控制电路之间，在所述 PWM控制单元发生故障时启用；较佳的，所述的功率开关部件是由整流二极管与固态继电器串联组成；较佳的，所述的PWM主控制单元其是由放大器，反馈电路以及CPU控制电 路组成，所述的反馈电路的 一 端与所述功率开关部件的整流二极管 一 端相串联， 其另一端与所述的放大器的第一输入端相连，所述放大器的第二输入端获得所述 的基准电压，所述的基准电压是由CPU控制电路设定的；较佳的，所述的反馈电路是由分压电阻网络组成，对输出电压采样得到误差 信号，所述的PWM控制单元就是用所述的误差信号对输出电压进行调节和控制；较佳的，所述的PWM控制单元是由锯齿波发生器、PWM比较电路组成，所 述锯齿波发生器产生一线性锯齿波与所述的PWM主控制单元的放大器输出的信 号同时由所述PWM比较电路的输入端输入；较佳的，所述的备用控制单元包括一电源输入接口电路其一方面与一电压变换电路相连，用以向备用控制单元 供电，另 一方面所述的电源输入接口电路分别与 一第 一 比较电路和第二比较电路 相连，所述的第一比较电路与一计数电路相连，所述的第二比较电路以及计数电 路的输出端分别与一控制命令接口电路相连，所述的控制命令接口电路的一控制 端通过所述的驱动电路与所述的功率开关部件的固态继电器相连，所述的控制命 令接口电路的另一控制端与所述的CPU控制电路相连；较佳的，所述的第二比较电路包括一可调比较器；较佳的，所述的第一比较电路包括一定值比较器；较佳的，所述的PWM主控制单元与PWM太阳能控制器的主控制器通过
RS485串口通信协议进行数据通信；较佳的，还包括一个报警装置，其与所述的控制命令接口电路相连接； 与现有技术比较本发明的优点在于，能够有效的抵御突发状况，提高了整个太阳能系统的稳定性和安全性。
图1为PWM太阳能控制器结构简图；图2为本发明PWM太阳能功率控制模块的功能结构图；图3为本发明PWM太阳能功率控制模块一较佳实施例的结构简图；图4为本发明PWM太阳能功率控制模块备用控制单元的结构简图；图5为本发明PWM太阳能功率控制模块备用控制单元的电路图；图6为本发明PWM太阳能功率控制模块备用控制单元的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。 请参阅图2所示，其为本发明PWM太阳能功率控制模块的功能结构图，其 包括功率开关部件51、 PWM检测单元52、驱动电路53、 PWM控制单元54以 及PWM主控制单元56,其中所述的功率开关部件51与所述的太阳能电池板6 相连；所述的PWM检测单元53用以检测PWM驱动波，以判断电路工作正常与 否，其与所述的驱动电路53相连；所述的驱动电路53用以进行电平隔离和转换， 转换电平为所述功率开关部件51提供驱动信号，其设置于所述的功率开关部件 51与所述的PWM检测单元53之间；所述的PWM控制单元54,其与所述的驱 动电路52相连，用以产生作为驱动电路52输入信号的PWM波；所述的PWM 主控制单元56,其设定一基准电压来控制输出电压的大小，对太阳能电池板6熔 丝检测电路的检测结果进行判断，同时对PWM太阳能控制器的主控制器1的工 作状态进行检测，并根据检测结果作出相应的判断，同时与PWM太阳能控制器 的主控制器1进行通信，上传检测信息，接收PWM太阳能控制器的主控制器1 发布的指令或数据，所述的PWM主控制单元56与PWM太阳能控制器的主控制 器1通过RS485串口通信协议进行数据通信的，所述的PWM主控制单元56与所 述的PWM控制单元54相连，还包括一个备用控制单元55设置于所述的驱动电 ;洛52和所述PWM主控制单元56之间， 一方面担负正常工作时的过压保护，另 一方面当所述PWM主控制单元56发生故障时，所述的备用控制单元55启动， 实现简单的电压控制，并且当输出电压高出备用控制单元55的设定值时，备用控 制单元55关闭输出，当直流电压降低到一设定值时，备用控制单元55连通输出。 请参阅图3所示，其为本发明PWM太阳能功率控制模块一较佳实施例的结 构简图；其是对图2所示功能模块的细化，所述的功率开关部件51是由固态继电 器511与整流二极管512串联组成，所述固态继电器511的控制端与所述的驱动 电路52的输出端相连；所述的PWM主控制单元56其是由放大器562,反馈电路 563以及CPU控制电路561组成，所述的反馈电路563是由分压电阻网络组成， 对输出电压采样得到误差信号，所述的PWM控制单元54是由锯齿波发生器542、 PWM比4交电路541组成，所述CPU控制电路561产生基准电压以及所述的反馈 电路563产生的误差信号通过所述的放大器562输入至所述PWM比较电路541 的一输入端，所述锯齿波发生器542产生一线性锯齿波输入至所述PWM比较电 路541的另一输入端，从而产生方波也就是PWM波，所述的误差信号对输出电 压进行调节和控制；一 PWM 4企测电路53的输入端4妻收所述的PWM波，并进行 检测，以判断PWM控制电路54工作正常与否；所述的反馈电路563的一端与所 述功率开关部件的固态继电器511的一端相串联，其另一端与所述的放大器562 的第一输入端相连，所述放大器562的第二输入端获得所述的基准电压，所述的 基准电压是由CPU控制电路561设定的；还包括一备用控制单元55,其设置于 所述的驱动电路52和所述CPU控制电^各561之间，其一方面用于PWM主控制 单元56工作正常时的过压保护，另一方面在PWM主控制单元56出现故障时进 行的电压调整。请参阅图4所示，其为本发明PWM太阳能功率控制模块备用控制单元的结构 简图；所述的备用控制单元包括一电源输入接口电路551其一方面与一电压变换电路552相连，用以向备用 控制单元55供电，另一方面所述的电源输入接口电路551分别与一第一比较电路 553和第二比较电路555相连，所述的第二比较电路555包括一可调比较器，所 述的第一比较电路553包括一定值比较器，所述的第一比较电路553与一计数电 路554相连，所述的第二比较电路555以及计数电路554的输出端分别与一控制 命令接口电路556相连，所述的控制命令接口电路556的一控制端通过所述的驱
动电路52与所述的功率开关部件的固态继电器511相连，所述的控制命令接口电 路556的另一控制端与所述的CPU控制电路561相连；还包括一个报警装置557, 其与所述的控制命令接口电路556相连接，当电压异常开关固态继电器时，在断 开状态下输出告警信号。请参阅图5所示，其为本发明PWM太阳能功率控制模块备用控制单元的电 路图，其是对所述的图4的模块细化的一个实施例，其中所述的电源接入接口电 路包括电源输入接口 P5以及主控制器信号输入接口 P4，所述的电源输入接口 P5完成48V大电流的电源输入和48V小电流电压4全测输入，所述的主控制器信 号输入接口 P4获得5V脉冲信号，其判断PWM主控制单元是否出现故障，用以 启动备用控制单元；所述的电压变换电路包括三极管T2以及稳压芯片U4，其中由所述的电源输 入接口 P5提供的48V大电流的电源输入功率信号，经过三极管T2限幅，降压为 15V左右，再经过稳压芯片U4变换为12V稳压电源，用以给整个备用控制单元 供电。所述的第二比较电路在所述PWM主控制单元出现故障时启用，其为51~55V 可调预设电压的可调比较器U1B,所述的第一比较电路为62V定值比较器U1A, 其与计时器U2连接，不论在所述PWM主控制单元是否出现故障时都要进行过压 检测，所述的控制命令接口电路包括继电器开关TI2-12 (正常时处于吸合状态， 常闭接点断开， 一旦启动则进入断开状态，输入接地)、PWM控制单元接口 Pl、 驱动电路接口 P2以及告警信号输出端口 P6，告警信号输出端口 P6外接继电器， 当电压异常，导致继电器开关TI2-12断开时输出告警信号。请参阅图6所示，其为本发明PWM太阳能功率控制模块备用控制单元的工 作流程图；步骤a:检测PWM主控制单元工作是否正常，若正常执行步骤f,反之，则 执行下述步骤b;步骤b:启用备用控制单元；步骤c:检验输入的检测电压是否高于阈值ul，若高于执行下述步骤e,若低 于则执行下述步骤d;步骤d:检验输入的检测电压是否低于阈值u2，若高于执行下述步骤f,若低 于则执行下述步骤e;
步骤e:切断继电器的控制开关，进行t分钟的延时，执行上述步骤c; 步骤f:闭合继电器的控制开关。请结合图5所示，对于步骤a所述的检测主控制电路工作是否正常，其是通 过备用控制单元的控制命令接口电路的主控制器信号输入接口 P4实现的，当短路 时不起动备用控制单元；如果反之，说明PWM主控制单元发生了故障(这种故 障可能是硬件的也可能是软件引起的)，则启用备用控制单元；对于步骤c中检 验输入的检测电压(其是由电源输入接口 P5输入的电压信号进行检测)是否高于 阈值ul，其是通过所述的第一比较电路的定值比较器U1A来实现的，其阈值ul 为62V,当输入电压高于62V时，将输出开关动作，使继电器的开关TI2-12打开 接地，此时主接口 P1输入PWM波对地短路，不会对驱动电路造成破坏，同时计 数器U2开始计时，延时时间t分钟为2分钟，2分钟以后重新对输入信号进行检 测；若当输入电压低于62V时，则进行步骤d，检验输入的检测电压是否低于阈 值u2,其是通过所述的第二比较电路可调预设电压的可调比较器UlB来实现的， 其预设电压域为(51V， 55V) 其中u2属于(51V, 55V)，当输入低于u2时， 可调比较器U1B输出信号给所述的控制命令接口电路的继电器开关TI2-12闭合， 此时PWM控制单元接口 Pl与所述的驱动电路接口 P2正常导通；若高于，则执 行步骤e，如此循环工作直至输入正常。以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限 制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其 进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
权利要求
1、一种PWM太阳能控制器的PWM太阳能功率控制模块，其用以完成太阳能光伏电池的输出电压调节、直流过压保护功能，其包括功率开关部件其与所述的太阳能电池板相连；PWM检测单元用以检测PWM驱动波，以判断电路工作正常与否，其与所述的功率开关部件相连；驱动电路用以进行电平隔离和转换，转换电平为所述功率开关部件提供驱动信号，其设置于所述的功率开关部件与所述的PWM检测单元之间；PWM控制单元，其与所述的驱动电路相连，用以产生作为驱动电路输入信号的PWM波；PWM主控制单元，其设定一基准电压来控制输出电压的大小，对太阳能光电池板熔丝检测电路的检测结果进行判断，同时对PWM太阳能控制器的主控制器的工作状态进行检测，并根据检测结果作出相应的判断，同时与PWM太阳能控制器的主控制器进行通信，上传检测信息，接收PWM太阳能控制器的主控制器发布的指令或数据，所述的PWM主控制单元与所述的PWM控制单元相连；其特征在于还包括一备用控制单元，设置于所述的驱动电路和所述CPU控制电路之间，用以进行过压保护，以及在所述PWM主控制单元发生故障时启用。
2、 根据权利要求1所述的PWM太阳能控制器的PWM太阳能功率控制模块， 其特征在于，所述的功率开关部件是由整流二极管与固态继电器串联组成。
3、 根据权利要求1所述的PWM太阳能控制器的PWM太阳能功率控制模块， 其特征在于，所述的PWM主控制单元其是由放大器，反馈电路以及CPU控制电 路组成，所述的反馈电路的 一 端与所述功率开关部件的固态继电器 一 端相串联， 其另一端与所述的放大器的第一输入端相连，所述放大器的第二输入端获得所述 的基准电压，所述的基准电压是由CPU控制电路设定的。
4、 根据权利要求3所述的PWM太阳能控制器的PWM太阳能功率控制模块， 其特征在于，所述的反馈电路是由分压电阻网络组成，对输出电压采样得到误差 信号，所述的PWM控制单元就是用所述的误差信号对输出电压进行调节和控制。
5、 根据权利要求1或4所述的PWM太阳能控制器的PWM太阳能功率控制 模块，其特征在于，所述的PWM控制单元是由锯齿波发生器、PWM比较电路组 成，所述锯齿波发生器产生一线性锯齿波与所述的PWM主控制单元的放大器输出的信号同时由所述PWM比较电路的输入端输入。
6、 根据权利要求1所述的PWM太阳能控制器的PWM太阳能功率控制模块， 其特征在于，所述的备用控制单元包括一电源输入接口电路其一方面与一电压变换电路相连，用以向备用控制单元 供电，另 一方面所述的电源输入接口电路分别与 一第 一 比较电路和第二比较电路 相连，所述的第一比较电路与一计数电路相连，所述的第二比较电路以及计数电 路的输出端分别与 一控制命令接口电路相连，所述的控制命令接口电路的 一控制 端通过所述的驱动电路与所述的功率开关部件的固态继电器相连，所述的控制命 令接口电路的另 一控制端与所述的CPU控制电路相连。
7、 根据权利要求6所述的PWM太阳能控制器的PWM太阳能功率控制模块， 其特征在于，所述的第二比较电路包括一可调比较器。
8、 根据权利要求6所述的PWM太阳能控制器的PWM太阳能功率控制模块， 其特征在于，所述的第一比较电路包括一定值比较器。
9、 根据权利要求1所述的PWM太阳能控制器的PWM太阳能功率控制模块， 其特征在于，所述的PWM主控制单元与PWM太阳能控制器的主控制器通过 RS485串口通信协议进行数据通信。
10、 根据权利要求6所述的PWM太阳能控制器的PWM太阳能功率控制模 块，其特征在于，还包括一个报警装置，其与所述的控制命令接口电路相连接。
全文摘要
本发明为一种PWM太阳能控制器的PWM太阳能功率控制模块，其用以完成太阳能光伏电池的输出电压调节、直流过压保护功能，所述的PWM太阳能功率控制模块，其包括功率开关部件、PWM检测单元其与所述的功率开关部件相连；驱动电路其设置于所述的功率开关部件与所述的PWM检测单元之间；PWM控制单元，其与所述的驱动电路相连；PWM主控制单元与所述的PWM控制单元相连，还包括一备用控制单元，设置于所述的驱动电路和所述CPU控制电路之间，用以进行过压保护，以及在所述PWM主控制单元发生故障时启用，从而能够有效的抵御突发状况，提高整个太阳能系统的稳定性和安全性。
文档编号H02J7/35GK101119085SQ20071011851
公开日2008年2月6日 申请日期2007年7月9日 优先权日2007年7月9日
发明者利 刘, 刘晓健, 晓 李, 毛法兵, 潘耀杰 申请人:北京意科通信技术有限责任公司