具有控制和防雷功能的太阳能空调系统的制作方法

本发明涉及太阳能空调领域，特别涉及一种具有控制和防雷功能的太阳能空调系统。

背景技术：

太阳能空调系统由太阳能电池、控制器、蓄电池和变频空调器等部分组成。现有的太阳能空调系统存在如下缺陷：控制器防雷保护措施不力，影响系统安全性能；蓄电池的多个单体蓄电池之间的容量和自放电不可避免的存在不一致的情形，影响蓄电池寿命。

同时，传统的太阳能控制电路采用蓄电池单电源供电、低电压断开的方式。这种方式会出现一个死循环：如果蓄电池的供电电压低于断开功能的设定电压，太阳能控制电路就会断开，并且太阳能控制电路自己无法自动恢复，原因在于太阳能控制电路只有在蓄电池电压足够高可以工作时，太阳能才能将输出的光能通过太阳能控制电路给蓄电池充电，太阳能控制器断开后即使太阳能输出有电，但蓄电池电压不够，太阳能控制器低电压断开，所以这部分电能无法充到蓄电池里面，由于太阳能电能无法充到蓄电池，这样蓄电池电压就不会上升，太阳能控制器就不会重新启动。

现有的太阳能空调系统所采用的防雷电路的结构较为复杂，成本较高，同时也不方便进行维护，另外，其防雷效果也不太理想。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可以有效防雷、提高系统安全性能、具有较好的自启动能力、避免出现死循环状态、电路结构简单、成本较低、能实现良好的防雷效果的具有控制和防雷功能的太阳能空调系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种具有控制和防雷功能的太阳能空调系统，包括太阳能电池、太阳能控制器、蓄电池和变频空调器，所述太阳能控制器包括充电电路、控制电路、防雷电路和放电电路，所述变频空调器包括逆变电路和压缩机，所述太阳能电池与所述充电电路连接，所述充电电路通过所述控制电路与所述放电电路连接，所述充电电路和放电电路还均与所述蓄电池连接，所述控制电路通过所述防雷电路与所述蓄电池连接，所述放电电路还通过所述逆变电路与所述压缩机连接；

所述控制电路包括太阳能控制端口、第三十一二极管、第三十二二极管、第三十三二极管、第三十四稳压管、第三十五二极管、第三十六二极管、第三十七稳压管、第三十一电阻、第三十二电阻、第三十三电阻、第三十一电容、第三十三电容、第三十一MOS管、集成稳压芯片和第三十一电感，所述太阳能端口的第一引脚和第二引脚均与所述太阳能电池的正极连接，所述太阳能端口的第三引脚和第四引脚均与所述太阳能电池的负极连接，所述太阳能端口的第二引脚还分别与所述第三十一二极管的阳极和第三十二二极管的阳极连接，所述第三十二二极管的阴极和第三十三二极管的阳极均与所述蓄电池的正极连接，所述第三十一二极管的阴极分别与所述第三十三二极管的阴极、第三十四稳压管的阴极、第三十三电阻的一端、第三十一电容的正极和集成稳压芯片的第一引脚连接，所述第三十四稳压管的阳极分别与所述第三十一电阻的一端和第三十二电阻的一端连接，所述第三十一MOS管的栅极与所述第三十二电阻的另一端连接，所述第三十一MOS管的源极分别与所述第三十一电阻的另一端、第三十五二极管的阳极和第三十六二极管的阳极连接，所述第三十五二极管的阴极与所述太阳能端口的第四引脚连接，所述第三十六二极管的阴极接地，所述第三十一MOS管的漏极分别与所述第三十三电阻的另一端和集成稳压芯片的第五引脚连接，所述第三十一电容的负极接地，所述集成稳压芯片的第三引脚接地，所述集成稳压芯片的第二引脚分别与所述第三十一电感的一端和第三十七稳压管的阴极连接，所述第三十七稳压管的阳极接地，所述第三十一电感的另一端通过所述第三十三电容接地，所述集成稳压芯片的第四引脚连接所述直流电源；

所述防雷电路包括第六十一熔断器、第六十一电阻、第六十二电阻、第一压敏电阻、第二压敏电阻、第六十一二极管、第六十二发光二极管和放电管，所述第六十一熔断器的一端与火线连接，所述第六十一熔断器的另一端与所述第六十一电阻的一端连接，所述第六十一电阻的另一端分别与所述第六十一二极管的阳极和第一压敏电阻的一端连接，所述第六十一二极管的阴极与所述第六十二发光二极管的阳极连接，所述第六十二发光二极管的阴极通过所述第六十二电阻与零线连接，所述第一压敏电阻的另一端分别与所述第二压敏电阻的一端和放电管的一端连接，所述第二压敏电阻的另一端与所述零线连接，所述放电管的另一端接地。

在本发明所述的具有控制和防雷功能的太阳能空调系统中，所述防雷电路还包括第六十三电阻，所述第六十三电阻的一端与所述第六十一电阻的另一端连接，所述第六十三电阻的另一端与所述第一压敏电阻的一端连接。

在本发明所述的具有控制和防雷功能的太阳能空调系统中，所述防雷电路还包括第六十四电阻，所述第六十四电阻的一端与所述零线连接，所述第六十四电阻的另一端分别与所述第六十二电阻的另一端和第二压敏电阻的另一端连接。

在本发明所述的具有控制和防雷功能的太阳能空调系统中，所述第三十一MOS管为N沟道MOS管。

实施本发明的具有控制和防雷功能的太阳能空调系统，具有以下有益效果：由于设有防雷电路，这样就可以有效防雷，提高系统安全性能；另外，控制电路具有良好的自启动能力，避免了现有技术中常出现的死循环状态；防雷电路通过连接于零线和火线之间的两个支路来实现防雷，当无雷电进入时，两个支路均处于高阻状态，当有雷电进入时，雷电迅速通过第一压敏电阻和第二压敏电阻间的连接点导通放电管放电，将雷电导入到大地中，实现良好的防雷效果，保护用电设备；所以其可以有效防雷、提高系统安全性能、具有较好的自启动能力、避免出现死循环状态、电路结构简单、成本较低、能实现良好的防雷效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具有控制和防雷功能的太阳能空调系统一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中控制电路的电路原理图；

图3为所述实施例中防雷电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明具有控制和防雷功能的太阳能空调系统实施例中，该具有控制和防雷功能的太阳能空调系统的结构示意图如图1所示。图1中，该具有控制和防雷功能的太阳能空调系统包括太阳能电池PV、太阳能控制器1、蓄电池BAT和变频空调器2，其中，太阳能控制器1包括充电电路11、控制电路12、防雷电路14和放电电路13，变频空调器2包括逆变电路21和压缩机22，太阳能电池PV与充电电路11连接，充电电路11通过控制电路12与放电电路13连接，充电电路11和放电电路13还均与蓄电池BAT连接，控制电路12通过防雷电路14与蓄电池BAT连接，放电电路13还通过逆变电路21与压缩机22连接。太阳能电池PV是将太阳的辐射转换为电能，或送往蓄电池BAT中存储起来，或推动变频空调器2工作。太阳能控制器1的作用是控制整个具有控制和防雷功能的太阳能空调系统的工作状态，并对蓄电池BAT起到过充电保护和过放电保护的作用。蓄电池BAT的作用是在有光照时将太阳能电池PV所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。变频空调器2作为交流源，可以方便地调速。

太阳能控制器1通过其防雷电路14可以有效防雷，增强系统的防雷能力，提高系统的安全性能，蓄电池BAT在不损失太阳能转换能量的前提下，提高了蓄电池组3的充电效率及太阳能电源的实际使用效率，蓄电池BAT进行充电的同时又可以保证蓄电池BAT的活性，避免了蓄电池BAT发生沉积，从而较大程度的延长了蓄电池BAT的寿命。

图2为本实施例中控制电路的电路原理图。图2中，控制电路12包括太阳能控制端口XS1、第三十一二极管D31、第三十二二极管D32、第三十三二极管D33、第三十四稳压管D34、第三十五二极管D35、第三十六二极管D36、第三十七稳压管D37、第三十一电阻R31、第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第三十一电容C31、第三十三电容C33、第三十一MOS管Q31、集成稳压芯片U31和第三十一电感L31，其中，第三十一二极管D31和第三十三二极管D33未防反二极管，第三十二二极管D32为可控硅整流管，第三十二电阻R32为限流电阻，用于进行过流保护。本实施例中，第三十一MOS管Q31为N沟道MOS管，当然，在本实施例的一些情况下，第三十一MOS管Q31也可以为P沟道MOS管，但这时控制电路的结构要相应发生变化。

本实施例中，太阳能端口XS1的第一引脚和第二引脚均与太阳能电池的正极PV+连接，太阳能端口XS1的第三引脚和第四引脚均与太阳能电池PV-的负极连接，太阳能端口XS1的第二引脚还分别与第三十一二极管D31的阳极和第三十二二极管D32的阳极连接，第三十二二极管D32的阴极和第三十三二极管D33的阳极均与蓄电池的正极BAT+连接，第三十一二极管D31的阴极分别与第三十三二极管D32的阴极、第三十四稳压管D34的阴极、第三十三电阻R33的一端、第三十一电容C31的正极和集成稳压芯片U31的第一引脚连接，第三十四稳压管D34的阳极分别与第三十一电阻R31的一端和第三十二电阻R32的一端连接。第三十一电容C31可以增加电路的稳定性，消除电源波动。

本实施例中，第三十一MOS管Q31的栅极与第三十二电阻R32的另一端连接，第三十一MOS管Q31的源极分别与第三十一电阻R31的另一端、第三十五二极管D35的阳极和第三十六二极管D36的阳极连接，第三十五二极管D35的阴极与太阳能端口XS1的第四引脚连接，第三十六二极管D36的阴极接地，第三十一MOS管Q31的漏极分别与第三十三电阻R33的另一端和集成稳压芯片U31的第五引脚连接，第三十一电容C31的负极接地，集成稳压芯片U6的第三引脚接地，集成稳压芯片U31的第二引脚分别与第三十一电感L31的一端和第三十七稳压管D37的阴极连接，第三十七稳压管D37的阳极接地，第三十一电感L31的另一端通过第三十三电容C33接地，集成稳压芯片U31的第四引脚连接直流电源VDD。

太阳能电池的正极PV+经过第三十二二极管D32输出到蓄电池正极BAT+，太阳能电池的正极PV+经过第三十一二极管D31、蓄电池正极BAT+经过第三十三二极管D33连接到第三十四稳压管D34的阴极，经过第三十四稳压管D34和第三十一电阻R31后分别到达接地端GND和太阳能电池的负极PV-，为了防止电流逆向，在第三十一电阻R31接地和连接至太阳能电池的负极PV-之前分别设有第三十五二极管D35、第三十六二极管D36，太阳能电池的正极PV+和蓄电池的正极BAT+分别通过第三十一二极管D31和第三十三二极管D33后都连接到集成稳压芯片U31的第一引脚为其提供工作电源。

集成稳压芯片U31的第五引脚为低电平时，系统进行工作；集成稳压芯片U31的第五引脚为高电平时，系统不工作；第三十一MOS管Q31的栅极和源极之间电压大于VDD时(例如：当VDD等于5V时，即Vgs>5V)，第三十一MOS管Q31导通，此时第三十一MOS管Q31的漏极与源极导通，集成稳压芯片U31的第五引脚接地，为低电平，系统处于工作状态；第三十一MOS管Q31的栅极和源极之间电压小于VDD时(例如：当VDD等于5V时，即Vgs<5V)，第三十一MOS管Q31截止，第三十一MOS管Q31截止的漏极与源极截止，集成稳压芯片U31的第五引脚为高电平，系统处于不工作状态。第三十四稳压管D34在合理反向电流范围内自身电压恒定。本发明可以有效防雷、提高系统安全性能、蓄电池进行充电的同时又可以保证蓄电池的活性、能延长蓄电池的寿命、能提高对蓄电池的充电效率、延长蓄电池的用电时间、具有较好的自启动能力、避免出现死循环状态。

本实施例中，控制电路12还包括第三十二电容C32，第三十二电容C32的一端与第三十一MOS管Q31的漏极连接，第三十二电容C32的另一端与集成稳压芯片U31的第五引脚连接。第三十二电容C32用于防止第三十一MOS管Q31和集成稳压芯片U31之间的干扰。

本实施例中，控制电路12还包括第三十四电阻R34，第三十四电阻R34的一端与第三十一二极管D31的阴极连接，第三十四电阻R34的另一端与集成稳压芯片U31的第一引脚连接。本实施例中，控制电路12还包括第三十五电阻R35，第三十五电阻R35的一端与集成稳压芯片U31的第四引脚连接，第三十五电阻R35的另一端与直流电源VDD连接。第三十四电阻R34和第三十五电阻R35均为限流电阻，用于进行过流保护。

本实施例中，控制电路12还包括第三十六电阻R36，第三十六电阻R36的一端与集成稳压芯片U31的第二引脚连接，第三十六电阻R36的另一端与第三十一电感L31的一端连接。第三十六电阻R36限流电阻，用于进行过流保护。

图3是本实施例中防雷电路的电路原理图。图3中，该防雷电路14包括第六十一熔断器F61、第六十一电阻R61、第六十二电阻R62、第一压敏电阻YM1、第二压敏电阻YM2、第六十一二极管D61、第六十二发光二极管D62和放电管A1，其中，本实施例中，第六十一二极管D61、第六十二发光二极管D62和第六十二电阻串联形成第一支路，第一压敏电阻YM1和第二压敏电阻YM2串联形成第二支路。第六十一熔断器F61用于对该防雷电路14进行波保护，第六十一电阻R61和第六十二电阻R62均为限流电阻，第六十一电阻R61用于对整个防雷电路进行过流保护，第六十二电阻R62用于对第一支路进行过流保护，提高系统的安全性能。第六十一二极管D61为快速导通二极管。

本实施例中，第六十一熔断器F61的一端与火线L连接，第六十一熔断器F61的另一端与第六十一电阻R61的一端连接，第六十一电阻R61的另一端分别与第六十一二极管D61的阳极和第一压敏电阻YM1的一端连接，第六十一二极管D61的阴极与第六十二发光二极管D62的阳极连接，第六十二发光二极管D62的阴极通过第六十二电阻R62与零线N连接，第一压敏电阻YM1的另一端分别与第二压敏电阻YM2的一端和放电管A1的一端连接，第二压敏电阻YM2的另一端与零线N连接，放电管A1的另一端接地。

通过连接于零线N和火线L之间的两个支路来实现防雷，当无雷电进入时，两个支路均处于高阻状态，当有雷电进入，雷电迅速通过第一压敏电阻YM1和第二压敏电阻YM2间的连接点导通放电管A1放电，将雷电导入到大地中，实现良好的防雷效果，保护用电设备。在雷电产生时，第六十二发光二极管D62能够发光，对雷电进入具有指示作用。上述防雷电路14还包括接地端E，接地端E直接接地GND。该防雷电路14的电路结构简单、成本较低、能实现良好的防雷效果。

本实施例中，该防雷电路14还包括第六十三电阻R63，第六十三电阻R63的一端与第六十一电阻R61的另一端连接，第六十三电阻R63的另一端与第一压敏电阻YM1的一端连接。第六十三电阻R63为限流电阻，用于对第二支路进行过流保护，这样可进一步提高系统的安全性能。

本实施例中，该防雷电路14还包括第六十四电阻R64，第六十四电阻R64的一端与零线N连接，第六十四电阻R64的另一端分别与第六十二电阻R62的另一端和第二压敏电阻YM2的另一端连接。第六十四电阻R64为限流电阻，用户对整个防雷电路14进行过流保护，更进一步提高系统的安全性能。

总之，本发明由于设有防雷电路14，这样就可以有效防雷，提高系统安全性能；防雷电路14通过连接于零线N和火线L之间的两个支路来实现防雷，当无雷电进入时，两个支路均处于高阻状态，当有雷电进入，雷电迅速通过第一压敏电阻YM1和第二压敏电阻YM2之间的连接点导通放电管A1放电，将雷电导入到大地中，实现良好的防雷效果，保护用电设备。另外，控制电路12具有良好的自启动能力，避免了现有技术中常出现的死循环状态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。