專利名稱：：太陽能光伏發(fā)電控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種控制器，尤其是用于太陽能光伏發(fā)電的控制器。二
背景技術(shù)：
：太陽能光伏發(fā)電是目前已知發(fā)電方式中最清潔、最安全、潛力最大的新興發(fā)電方式。隨著能源短缺和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，對光伏發(fā)電的研究和應(yīng)用具有重大意義。我國于1958年開始太陽能電池研究，于1971年首次成功應(yīng)用于東方紅二號衛(wèi)星，1973年開始用于地面。在20世紀(jì)八、九時年代，限于價格和產(chǎn)量，我國光伏市場在緩慢中發(fā)展，除衛(wèi)星電源，地面上太陽能電池多用于小功率系統(tǒng)，并先后從國外引進(jìn)多條太陽能電池生長線。2000年，我國太陽能電池累計(jì)用量為15MW。從九十年代后期至今，中國光伏發(fā)電在產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用方面都取得了很大的進(jìn)展，在遠(yuǎn)離電網(wǎng)地區(qū)的電力建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。2002年，原國家計(jì)委啟動了"西部省區(qū)無電鄉(xiāng)通電計(jì)劃"，計(jì)劃通過光伏和小型風(fēng)力發(fā)電解決西部七省區(qū)780個無電鄉(xiāng)的用電問題，這一項(xiàng)目大大刺激了我國光伏工業(yè)的發(fā)展。目前，我國在光伏電站、并網(wǎng)或獨(dú)立運(yùn)行逆變器、光伏戶用系統(tǒng)、風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)等方面均取得了一定進(jìn)展，出現(xiàn)了一些太陽能專業(yè)廠家。作為太陽能發(fā)電核心部分之一的光伏控制器，對于提高光伏器件的利用率和使用性能意義重大，正朝著模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、工業(yè)化的方向發(fā)展。三
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化和工業(yè)化的太陽能光伏發(fā)電控制器。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種太陽能光伏發(fā)電控制器，包括功率部分i和控制部分2，其中，功率部分1包括光伏陣列1一1、空氣開關(guān)1—2、主功率電路1_3和蓄電池1—4,是將光伏陣列1—1的輸出電壓VI接空氣開關(guān)1_2，空氣開關(guān)1—2的輸出電壓V2接主功率電路L3，蓄電池1—4電壓V4同主功率電路連接，主功率電路1—3的輸出電壓V3接外界負(fù)載；控制部分2包括CPU控制器2J、鍵盤輸入2—2、液晶顯示2一3、通訊接口2—4和聲光系統(tǒng)2—5，其中，光伏陣列1—1的采樣信號Sl、空氣開關(guān)1—2的采樣信號S2、主功率電路1_3的采樣信號S3、蓄電池1—4的采樣信號S4接CPU控制器2_1，主功率電路的控制信號Dl接CPU控制器2一1，鍵盤輸入2一2、液晶顯示2一3、聲光系統(tǒng)2—5和通訊接口2—4的一端均連接到CPU控制器2—1，通訊接口2_4的另一端接外界的上位機(jī)。本實(shí)用新型的太陽能光伏發(fā)電控制器采用高速DSP芯片為核心控制器，首先完成對功率部分的控制和保護(hù)，光伏發(fā)電控制采用"一點(diǎn)式"控制方法和電流電壓雙閉環(huán)控制策略；控制器具有備用控制方式，在控制器主板故障時，備用控制方式可完成基本的控制要求，控制方式為階梯式控制方式；顯示部分采用液晶顯示屏，可對蓄電池電壓，負(fù)載電流及充電電流、日發(fā)/放電量、月發(fā)/放電量、累計(jì)發(fā)/放電量、負(fù)載短路次數(shù)、環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和顯示；系統(tǒng)支持對蓄電池參數(shù)、光伏電池參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)、時間參數(shù)進(jìn)行編程設(shè)定；具有過充、過壓、一次下電、二次下電、過載、短路、過熱等一系列聲光報(bào)警和保護(hù)功能；具有溫度補(bǔ)償功能，補(bǔ)償系數(shù)可設(shè)定；具有密碼保護(hù)功能；提供標(biāo)準(zhǔn)RS232/RS485接口；具有RTC功能，可以査尋當(dāng)前時間并對時間參數(shù)進(jìn)行修改；具有故障和運(yùn)行狀態(tài)査詢功能；具有定時開關(guān)機(jī)功能。有益效果本實(shí)用新型是一種用于太陽能發(fā)電的光伏發(fā)電控制器，具有如下優(yōu)點(diǎn)-(l)系統(tǒng)功能齊全完備；(2)采用高速微處理器為核心，運(yùn)算速度快，算法先進(jìn)，使得系統(tǒng)達(dá)到了優(yōu)良的電氣性能和使用性能；(3)具有備用控制方式，系統(tǒng)可靠性高；(4)用戶操作和顯示界面良好；(5)工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高；(6)整機(jī)可通過上位機(jī)通訊或控制，模塊化程度高。四圖1是本實(shí)用新型的太陽能光伏發(fā)電控制器結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的端子示意圖。'五具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作詳細(xì)說明。如圖1所示，本實(shí)施輛的太陽能光伏發(fā)電控制器，包括功率部分1和控制部分2，其中，功率部分1包括光伏陣列1J、空氣開關(guān)1一2、主功率電路1—3和蓄電池1—4，是將光伏陣列1—1的輸出電壓V1接空氣開關(guān)1—2，空氣開關(guān)1一2的輸出電壓V2接主功率電路1—3，蓄電池1一4電壓V4同主功率電路連接，主功率電路1一3的輸出電壓V3接外界負(fù)載；控制部分2包括CPU控制器2JU鍵盤輸入2一2、液晶顯示2_3、通訊接口2—4和聲光系統(tǒng)2—5，其中，光伏陣列1J的采樣信號S1、空氣開關(guān)1—2的采樣信號S2、主功率電路1—3的采樣信號S3、蓄電池1—4的采樣信號S4接CPU控制器2—1，主功率電路的控制信號D1接CPU控制器2一1，鍵盤輸入2—2、液晶顯示2_3、聲光系統(tǒng)2_5和通訊接口2—4的一端均連接到CPU控制器2—1，通訊接口2_4的另一端接外界的上位機(jī)。光伏陣列1—l包括多路太陽能電池；CPU控制器2J采用DSP芯片TMS320C2812，光伏陣列的電壓信號V1、空氣開關(guān)的電壓信號V2、主功率電路輸出電壓V3、蓄電池電壓V4、系統(tǒng)溫度、負(fù)載電流信號送TMS320C2812的AD采樣模塊；TMS320C2812的通用輸入輸出端口GPIOA6到GPIOA12同液晶顯示屏2—3連接，驅(qū)動液晶顯示屏2_3工作；TMS320C2812的通用輸入輸出端口GPIOA13到GPIOA15、通用輸入輸出端口GPIOB00到GPIOB04同聲光系統(tǒng)2一5連接，驅(qū)動聲光系統(tǒng)2—5的蜂鳴器和指示燈導(dǎo)通報(bào)警或關(guān)斷；TMS320C2812的PWM模塊產(chǎn)生主功率電路的驅(qū)動信號dl，完成主功率控制和保護(hù)功能首先進(jìn)行太陽能接反保護(hù)，如檢測到光伏陣列1—l的太陽能電池"+""-"極性接反，糾正后可繼續(xù)使用；進(jìn)行蓄電池接反保護(hù)蓄電池"+""-"極性接反，糾正后可繼續(xù)使用；進(jìn)行負(fù)載過載或短路保護(hù)負(fù)載電流超過額定輸出總電流120%時蜂鳴器報(bào)警，過載指示燈亮，系統(tǒng)延時15S，如仍然過載，負(fù)載關(guān)斷輸出；當(dāng)發(fā)生短路時，CPU控制器2一l立即關(guān)斷驅(qū)動信號dl輸出，.并且判斷負(fù)載短路次數(shù)是否已經(jīng)達(dá)到允許值，如果達(dá)到，控制器關(guān)閉太陽能電池并鎖死控制器，此后在重新上電之前開機(jī)鍵無效。負(fù)載短路或負(fù)載過流保護(hù)后，待故障排除后可重新接通負(fù)載；蓄電池開路保護(hù)當(dāng)檢測到蓄電池開路，若在太陽能電池正常充電時，控制器將限制負(fù)載兩端電壓，以保證負(fù)載不被損傷；蓄電池電壓過放保護(hù)蓄電池電壓低于設(shè)定值時蜂鳴器常鳴報(bào)警，5分鐘后如果蓄電池電壓仍低于設(shè)定值，控制器將關(guān)斷二次下電四路輸出，如果控制器電壓一直下降到35V，控制器將立即關(guān)斷一次下電的四路輸出；只有當(dāng)電壓恢復(fù)到設(shè)定值時，控制器才將自動恢復(fù)輸出；蓄電池電壓過高保護(hù)輸入直流高于設(shè)定值時蜂鳴器常鳴報(bào)警，延時15分鐘后控制器關(guān)斷輸出，當(dāng)電壓恢復(fù)到設(shè)定值時，控制器將自動恢復(fù)輸出；控制器過熱保護(hù):當(dāng)控制器散熱器過熱時(即溫度達(dá)到85'C時),控制器將切出四路充電回路以減小充電電流，延時15分鐘后再次檢測散熱器溫度，如果溫度仍達(dá)到85'C，控制器將再次切出兩路充電回路以減小充電電流；只有當(dāng)散熱器溫度降至低于85'C且滿足其它充電條件時，控制器將逐漸增加充電電路以增大充電電流；均充保護(hù)當(dāng)蓄電池電壓達(dá)到均充保護(hù)值時，關(guān)斷目前正在充電的第一路太陽能電池，過1S如果電壓仍然高于均充保護(hù)值，就關(guān)斷下一路太陽能電池；再過1S如果電壓仍然高于均充保護(hù)值，就關(guān)斷下一路太陽能電池；直至所有太陽能電池全部關(guān)斷。如果在檢測電壓期間，電壓小于等于浮充值，開通所有太陽能充電回路。此時將全部太陽能電池全部開通，同時又電流閉環(huán)控制，即當(dāng)充電電流高于最大允許充電電流時，關(guān)斷目前正在充電的第一路，過15秒，如果依然高于最大允許充電電流，就關(guān)斷下一路，依此類推，直到關(guān)斷所有太陽能電池；蓄電池電壓過充保護(hù):當(dāng)蓄電池電壓高于過充保護(hù)點(diǎn)時,控制器將切斷所有充電回路，只有當(dāng)蓄電池電壓降至過充恢復(fù)點(diǎn)時，控制器又將開通所有充電回路。鍵盤輸入2—2共設(shè)置5個按鍵，分別為開關(guān)機(jī)按鍵、上翻鍵、下翻鍵、返回鍵、確認(rèn)鍵，1個復(fù)位按鈕。液晶顯示菜單采用全中文多級菜單形式?？赏ㄟ^按鍵進(jìn)纟亍設(shè)置的參數(shù)主要包括蓄電池參數(shù)二次下電值、過放恢復(fù)值、過壓保護(hù)值、過壓恢復(fù)值、過充保護(hù)值、浮充保護(hù)值、均充電壓值、一次下電值、過充恢復(fù)值、溫度補(bǔ)償系數(shù)，光伏電池參數(shù)"目前保留！"最大開路電壓、最大允許電流、太陽能路數(shù)等，系統(tǒng)參數(shù)最大充電電流、最大放電電流、最高允許溫度、最低允許溫度、短路允許次數(shù)等，時間參數(shù)年、月、日、星期、小時、分鐘、秒。鍵盤輸入2_2同CPU控制器2_1的SCI通訊模塊相連，由TMS320C2812的SCI通訊模塊完成與鍵盤輸入2_2的通訊聯(lián)系?？諝忾_關(guān)1—2用于光伏陣列1—1和主功率電路l一3電氣連接的手動合閘，包括如圖2所示的太陽能輸入、一次下電、二次下電共14路端子。聲光系統(tǒng)2一5除蜂鳴器外，還包括下表所示指示燈:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>CPU控制器1_1通過芯片內(nèi)置的GPIOC組的通用輸入輸出口模擬RS232通訊協(xié)議，通過通訊接口l一2通外界的rc機(jī)近、遠(yuǎn)程聯(lián)接實(shí)現(xiàn)以下控制PC機(jī)上顯示蓄電池電壓、放電電流、充電電流、環(huán)境溫度、負(fù)載短路次數(shù)等；PC機(jī)上顯示當(dāng)日發(fā)電量光伏充電電量、當(dāng)日放電量負(fù)載放電電量、當(dāng)月發(fā)電量光伏充電電量、當(dāng)月放電量負(fù)載放電電量；故障告警對控制器上出現(xiàn)的故障可通過RS232接口將故障信息傳輸?shù)絇C機(jī)上，并通過指示燈表明是何種故障；上位機(jī)可以對蓄電池參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。雖然本實(shí)用新型通過實(shí)施例進(jìn)行了描述，但實(shí)施例并非用來限定本實(shí)用新型。本領(lǐng)域技術(shù)人員可在本實(shí)用新型的精神的范圍內(nèi)，做出各種變形和改進(jìn)，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請的權(quán)利要求保護(hù)范圍所界定的為準(zhǔn)。權(quán)利要求1、一種太陽能光伏發(fā)電控制器，包括功率部分(1)和控制部分(2)，其中，功率部分(1)包括光伏陣列(1_1)、空氣開關(guān)(1_2)、主功率電路(1_3)和蓄電池(1_4)，是將光伏陣列(1_1)的輸出電壓(V1)接空氣開關(guān)(1_2)，空氣開關(guān)(1_2)的輸出電壓(V2)接主功率電路(1_3)，蓄電池(1_4)電壓(V4)同主功率電路連接，主功率電路(1_3)的輸出電壓(V3)接外界負(fù)載；控制部分(2)包括CPU控制器(2_1)、鍵盤輸入(2_2)、液晶顯示(2_3)、通訊接口(2_4)和聲光系統(tǒng)(2_5)，其中，光伏陣列(1_1)的采樣信號(S1)、空氣開關(guān)(1_2)的采樣信號(S2)、主功率電路(1_3)的采樣信號(S3)、蓄電池(1_4)的采樣信號(S4)接CPU控制器(2_1)，主功率電路的控制信號(D1)接CPU控制器(2_1)，鍵盤輸入(2_2)、液晶顯示(2_3)、聲光系統(tǒng)(2_5)和通訊接口(2_4)的一端均連接到CPU控制器(2_1)，通訊接口(2_4)的另一端接外界的上位機(jī)。專利摘要本實(shí)用新型公開了一種太陽能光伏發(fā)電控制器，包括功率部分和控制部分，其中，功率部分的采樣信號、控制部分的鍵盤輸入、液晶顯示、聲光系統(tǒng)和通訊接口均連接到控制部分的核心CPU控制器。具有如下優(yōu)點(diǎn)系統(tǒng)功能齊全完備；采用高速微處理器為核心，運(yùn)算速度快，算法先進(jìn)，使得系統(tǒng)達(dá)到了優(yōu)良的電氣性能和使用性能；具有備用控制方式，系統(tǒng)可靠性高；用戶操作和顯示界面良好；工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高；整機(jī)可通過上位機(jī)通訊或控制，模塊化程度高。文檔編號H02J7/35GK201194335SQ20082003364公開日2009年2月11日申請日期2008年3月28日優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日發(fā)明者張海波申請人:張海波