一種基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的風(fēng)光互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及太陽(yáng)能風(fēng)能【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的風(fēng)光互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能電池板、風(fēng)機(jī)、蓄電池以及負(fù)載，還包括與太陽(yáng)能電池板連接的至少一個(gè)第一電壓轉(zhuǎn)換電路，與風(fēng)機(jī)連接的第二電壓轉(zhuǎn)換電路，分別與第一電壓轉(zhuǎn)換電路和第二電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接的充電控制電路，該充電控制電路還與蓄電池和負(fù)載連接，分別與第一電壓轉(zhuǎn)換電路、第二電壓轉(zhuǎn)換電路和充電控制電路連接的主控制模塊，主控制模塊用于根據(jù)蓄電池的電量或負(fù)載變化調(diào)節(jié)第一電壓轉(zhuǎn)換電路或第二電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出功率。本發(fā)明可以對(duì)太陽(yáng)能和風(fēng)能產(chǎn)生的電壓進(jìn)行處理，并給蓄電池充電，同時(shí)給負(fù)載供電，提高蓄電池和負(fù)載使用壽命。
【專利說(shuō)明】—種基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的風(fēng)光互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智太陽(yáng)能風(fēng)能【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說(shuō)，特別涉及一種基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的 風(fēng)光互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]新能源是直接或者間接地來(lái)自于太陽(yáng)或地球內(nèi)部深處所產(chǎn)生的能量，新能源也叫 清潔能源，包括了太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒑司圩兡?、水能和海洋能以及由可再?能源衍生出來(lái)的生物燃料和氫所產(chǎn)生的能量，相對(duì)于傳統(tǒng)能源，新能源普遍具有污染少、儲(chǔ) 量大的特點(diǎn)，對(duì)于解決當(dāng)今世界嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題和資源，如化石能源的枯竭問(wèn)題具有 重要意義。太陽(yáng)能和風(fēng)能作為新能源中的主要能源，受到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的太陽(yáng)能發(fā)電中的太陽(yáng)能電池板主要部分為半導(dǎo)體材料，它經(jīng)過(guò)光線照 射后發(fā)生光電效應(yīng)產(chǎn)生電流。由于光線的不穩(wěn)定性，其生成的電流也是具有波動(dòng)性；而風(fēng)能 的使用主要采用風(fēng)機(jī)，而風(fēng)機(jī)由于受到風(fēng)力大小的影響，其生成的電流同樣也具有波動(dòng)性， 并且，如果將太陽(yáng)能電池板和風(fēng)機(jī)所生成的電流直接充入蓄電池內(nèi)或直接給負(fù)載供電，則 容易造成蓄電池和負(fù)載的損壞，嚴(yán)重減小了它們的壽命；也不能夠充分的利用太陽(yáng)能和風(fēng) 能。并且，太陽(yáng)能、風(fēng)能供電設(shè)備僅僅給用電設(shè)備供電，無(wú)法讓用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控。用戶不能實(shí) 時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，以提前應(yīng)對(duì)諸如蓄電池電量少、太陽(yáng)能電池板故障、風(fēng)機(jī)故障等情 況，影響了用電設(shè)備的正常運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種提高蓄電池和負(fù)載使用壽命的基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的風(fēng)光 互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的風(fēng)光互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能電池板、風(fēng)機(jī)、蓄電池以 及負(fù)載，該控制系統(tǒng)還包括與太陽(yáng)能電池板連接的至少一個(gè)第一電壓轉(zhuǎn)換電路，與風(fēng)機(jī)連 接的第二電壓轉(zhuǎn)換電路，分別與第一電壓轉(zhuǎn)換電路和第二電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接的充 電控制電路，該充電控制電路還與蓄電池和負(fù)載連接，以及分別與第一電壓轉(zhuǎn)換電路、第二 電壓轉(zhuǎn)換電路和充電控制電路連接的主控制模塊，且所述主控制模塊用于根據(jù)蓄電池的電 量或負(fù)載變化調(diào)節(jié)第一電壓轉(zhuǎn)換電路或第二電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出功率。
[0007]優(yōu)選地，所述第一電壓轉(zhuǎn)換電路包括第一降壓變換器和與第一降壓變換器連接的 第一高效電流控制芯片，且所述第一降壓變換器的輸出端與充電控制電路連接。
[0008]優(yōu)選地，所述第二電壓轉(zhuǎn)換電路包括依次連接的整流電路、濾波電路和第二降壓 變換器，以及與第二降壓變換器連接的第二高效電流控制芯片，且所述第二降壓變換器的 輸出端與充電控制電路連接。
[0009]優(yōu)選地，還包括保護(hù)電路，所述主控制模塊還經(jīng)保護(hù)電路與充電控制電路連接。
[0010]優(yōu)選地，還包括與主控制模塊連接的通訊模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，與通訊模塊連接的監(jiān)控平臺(tái)，以及與數(shù)據(jù)采集模塊連接的用于檢測(cè)蓄電池的充放電電流和電壓的電流和電 壓檢測(cè)模塊。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明的控制系統(tǒng)可以對(duì)太陽(yáng)能和風(fēng)能產(chǎn) 生的電壓進(jìn)行處理，并給蓄電池充電，同時(shí)給負(fù)載(用電設(shè)備)供電，并且還通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控功 能，查閱太陽(yáng)能、風(fēng)能的狀態(tài)、蓄電池的狀態(tài)、控制系統(tǒng)的狀態(tài)等，并可根據(jù)實(shí)際的情況，對(duì) 控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0013]圖1是本發(fā)明基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的風(fēng)光互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)的框架圖。
[0014]圖2是本發(fā)明基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的風(fēng)光互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)中第一電壓轉(zhuǎn)換電路的框 架圖。
[0015]圖3是本發(fā)明基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的風(fēng)光互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)中第二電壓轉(zhuǎn)換電路的框 架圖。
[0016]圖4是本發(fā)明基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的風(fēng)光互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)中第一電壓轉(zhuǎn)換電路的電 路圖。
[0017]圖5是本發(fā)明基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的風(fēng)光互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)中第二電壓轉(zhuǎn)換電路的電 路圖。
[0018]圖6是本發(fā)明基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的風(fēng)光互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)中充電控制電路的電路圖。
[0019]圖7是本發(fā)明基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的風(fēng)光互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)中主控制模塊的電路圖。
[0020]圖8是本發(fā)明基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的風(fēng)光互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)中電流和電壓檢測(cè)模塊的 電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]參閱圖1所示，本發(fā)明提供的一種基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的風(fēng)光互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)，包括 太陽(yáng)能電池板8、風(fēng)機(jī)9、蓄電池10以及負(fù)載，該控制系統(tǒng)還包括與太陽(yáng)能電池板8連接的 至少一個(gè)第一電壓轉(zhuǎn)換電路2，與風(fēng)機(jī)9連接的第二電壓轉(zhuǎn)換電路3，分別與第一電壓轉(zhuǎn)換 電路2和第二電壓轉(zhuǎn)換電路3的輸出端連接的充電控制電路7，該充電控制電路7還與蓄電 池10和負(fù)載連接，以及分別與第一電壓轉(zhuǎn)換電路2、第二電壓轉(zhuǎn)換電路3和充電控制電路7 連接的主控制模塊1，且主控制模塊I用于根據(jù)蓄電池10的電量或負(fù)載變化調(diào)節(jié)第一電壓 轉(zhuǎn)換電路2或第二電壓轉(zhuǎn)換電路3的輸出功率。
[0023]在本實(shí)施中，太陽(yáng)能電池板8和第一電壓轉(zhuǎn)換電路2的數(shù)量均為兩個(gè)，當(dāng)然也可以 根據(jù)需要選擇多個(gè)。
[0024]參閱圖2、圖4所示，上述的第一電壓轉(zhuǎn)換電路2包括第一降壓變換器21和與第一 降壓變換器21連接的第一高效電流控制芯片22，且第一降壓變換器21的輸出端與充電控 制電路7連接，并且第一降壓變換器21為一個(gè)Step-Down轉(zhuǎn)換電路(即DC/DC轉(zhuǎn)換)。在圖 4中，SpwrIn+為太陽(yáng)能電池板8的輸入，通過(guò)SPVOLTI和SP⑶Rl把太陽(yáng)能電池板8輸出的 電壓和電流信號(hào)傳回到主控制模塊I (即MCUatmega64);通過(guò)SPOutVl和SPOutCurl把第一降壓變換器21的輸出電壓和電流信號(hào)傳回到主控制模塊I (其電路如圖7所示);主控制 模塊I通過(guò)DAC_CONTRL信號(hào)來(lái)控制第一降壓變換器21的輸出電壓，即調(diào)節(jié)第一高效電流 控制芯片22對(duì)第一降壓變換器21中MOSFET控制的占空比。也就是說(shuō)，主控制模塊I根據(jù) 采集到的電壓、電流信息，通過(guò)一定的算法，輸出DAC_C0NTRL信號(hào)來(lái)控制第一降壓變換器 21的輸出功率，以實(shí)現(xiàn)MPPT (最大功率跟蹤)的效果。
[0025]參閱圖3、圖5所示，由于風(fēng)機(jī)9的輸出為三相交流電，所以在風(fēng)機(jī)9的接入端先對(duì) 三項(xiàng)交流電進(jìn)行防雷和整流處理，并加上必要的濾波環(huán)節(jié)，使之穩(wěn)定地為后級(jí)供電。故而， 上述的第二電壓轉(zhuǎn)換電路3包括依次連接的整流電路31、濾波電路32和第二降壓變換器 33，以及與第二降壓變換器33連接的第二高效電流控制芯片34，且第二降壓變換器33的 輸出端與充電控制電路7連接，并且第二降壓變換器33同樣也為一個(gè)Step-Down轉(zhuǎn)換電路 (即DC/DC轉(zhuǎn)換)。主控制模塊I對(duì)風(fēng)機(jī)9輸入的電壓進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)9的轉(zhuǎn)速過(guò) 快，則要對(duì)風(fēng)機(jī)采取剎車，以免風(fēng)機(jī)損壞。利用第二高效電流控制芯片34和第二降壓變換 器33，在主控制模塊I的監(jiān)控下，對(duì)經(jīng)整流和濾波了的風(fēng)機(jī)電能進(jìn)行處理，使之有效地對(duì)蓄 電池10進(jìn)行充電。
[0026]參閱圖6所示，充電控制電路7起到對(duì)蓄電池10的管理，即對(duì)蓄電池10的充放電 進(jìn)行管理。即圖6中的OUTPUT模塊負(fù)責(zé)輸出管理。其主要是在輸出端口出現(xiàn)短路或者輸 出過(guò)流的情況下和蓄電池10電量過(guò)低的情況下，設(shè)備要關(guān)閉輸出。在輸出口出現(xiàn)短路或者 過(guò)流的情況下，圖6中的U203芯片檢測(cè)到相應(yīng)的信號(hào)，關(guān)閉Q204管的驅(qū)動(dòng)，斷開輸出的正 極；當(dāng)蓄電池10電量低的情況下，U202芯片檢測(cè)到電量低的信號(hào)，U202芯片給U203芯片 一個(gè)關(guān)閉輸出的信號(hào)，U203芯片就關(guān)閉Q204管的驅(qū)動(dòng)，斷開輸出的正極。這樣即保護(hù)了設(shè) 備免于意外而損壞，也保護(hù)了蓄電池10免于虧電而損壞或者影響使用壽命。并且，此模塊 中還與主控制模塊I (MCU)連接，可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制輸出的開和關(guān)。
[0027]圖7為本發(fā)明的主控制模塊I的電路圖，其主要包括一個(gè)M⑶芯片，其型號(hào)為 MCUATMEGA64。
[0028]在本發(fā)明中，從太陽(yáng)能電池板8輸入的第一電壓轉(zhuǎn)換電路2和從風(fēng)機(jī)9輸入的第 二電壓轉(zhuǎn)換電路3能夠高效地給蓄電池10充電，其是在主控制模塊I的監(jiān)控下進(jìn)行的，主 控制模塊I可讀取各個(gè)第一電壓轉(zhuǎn)換電路2和第二電壓轉(zhuǎn)換電路3的輸入輸出的狀態(tài)信 號(hào)，并結(jié)合蓄電池10的電量，利用MPPT算法(最大功率跟蹤算法)，得出給蓄電池10的充電 電壓和電流。同時(shí)主控制模塊I也可檢測(cè)風(fēng)機(jī)9的轉(zhuǎn)速，并根據(jù)轉(zhuǎn)速來(lái)控制風(fēng)機(jī)的卸荷狀 態(tài)，對(duì)風(fēng)機(jī)及設(shè)備的安全運(yùn)行起到了保護(hù)作用。而對(duì)于輸出，本發(fā)明還包括保護(hù)電路6，主控 制模塊I還經(jīng)保護(hù)電路6與充電控制電路7連接。保護(hù)電路6實(shí)現(xiàn)了過(guò)流、短路、低壓保護(hù)， 同時(shí)主控制模塊I可以控制用戶的需求設(shè)定開啟的電壓和關(guān)斷輸出的電壓，而本發(fā)明還包 括與主控制模塊I連接的通訊模塊4和數(shù)據(jù)采集模塊5，其中的通訊模塊4還與一個(gè)監(jiān)控平 臺(tái)11連接，并且數(shù)據(jù)采集模塊5還與一用于檢測(cè)蓄電池10的充放電電流和電壓的電流和 電壓檢測(cè)模塊12。這樣，在結(jié)合了主控制模塊I可設(shè)定開啟和關(guān)斷電壓的情況下，監(jiān)控平臺(tái) 11可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，大大的提高了遠(yuǎn)程監(jiān)控的效率和便利性；并且，主控制模塊I還可以 根據(jù)監(jiān)控平臺(tái)11的指令來(lái)執(zhí)行各種操作，比如:修改輸出的虧電電壓和恢復(fù)電壓，修改設(shè) 備的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，修改設(shè)備的地址，主控制模塊I也可向監(jiān)控平臺(tái)11反饋各種狀態(tài)(包括輸入 輸出電壓電流、設(shè)備實(shí)時(shí)時(shí)鐘、設(shè)備地址、開啟狀態(tài)、風(fēng)機(jī)是否卸荷、輸出是否正常、溫度等)等操作信號(hào)。
[0029]圖8為本發(fā)明中電流和電壓檢測(cè)模塊12的電路圖，此模塊把檢測(cè)到的電壓和電流 值送給數(shù)據(jù)采集模塊5，數(shù)據(jù)采集模塊5進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后提交給主控制模塊I (MCU)，主控 制模塊I根據(jù)采集到的蓄電池11充放電電流和電壓，第一電壓轉(zhuǎn)換電路2和第二電壓轉(zhuǎn)換 電路3的輸入電壓和輸出電壓、電流的狀態(tài)，控制第一電壓轉(zhuǎn)換電路2和第二電壓轉(zhuǎn)換電路 3的輸出電壓和電流，以達(dá)到充放電的要求。并且，充放電是一個(gè)整體性的功能，涉及到第一 電壓轉(zhuǎn)換電路2、第二電壓轉(zhuǎn)換電路3和充放電的狀態(tài)檢測(cè)模塊，工作在蓄電池10充放電和 第一電壓轉(zhuǎn)換電路2和第二電壓轉(zhuǎn)換電路3的輸入輸出的電壓電流的條件之上。
[0030]在經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后，本發(fā)明的控制系統(tǒng)在運(yùn)行中效果顯著，能有效地提升了效率，能夠 充分使用有限的太陽(yáng)能和風(fēng)能；由于具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，使得用戶在實(shí)際使用中可以根據(jù) 監(jiān)控系統(tǒng)中的各種狀態(tài)，提前采取相應(yīng)地措施，保證了用電設(shè)備的不間斷運(yùn)行。
[0031]結(jié)合前面對(duì)本發(fā)明的描述，可以得出本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0032]1、太陽(yáng)能和風(fēng)能的利用率高:因本發(fā)明采用了高效電流控制芯片及相應(yīng)的算法 (MPPT算法)，對(duì)太陽(yáng)能和風(fēng)能的利用率提升了。在相同環(huán)境下，本發(fā)明可以提升10%以上的 利用率。2、延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命:因本發(fā)明采用了充電控制電路7對(duì)蓄電池進(jìn)行充放 電管理，在使用中，對(duì)蓄電池的壽命起到了延長(zhǎng)的作用。3、對(duì)用電設(shè)備及本發(fā)明的控制系統(tǒng) 起到保護(hù)作用:因本發(fā)明對(duì)各個(gè)輸入輸出采用了防反接電路、過(guò)流和短路電路、低壓斷開的 保護(hù)電路，在輸入和蓄電池有接反的情況下，設(shè)備和蓄電池都不會(huì)損壞；在輸出有異常情況 下，設(shè)備也會(huì)斷開輸出，以保護(hù)設(shè)備及蓄電池。4、遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，即用戶可以在監(jiān)控平臺(tái)就 可以監(jiān)控本發(fā)明的控制系統(tǒng)，并根據(jù)需要，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。5、功能多，方便用戶使用: 具有諸如出多種電壓，適應(yīng)不同的需求；LCD指示各種狀態(tài)，以及存儲(chǔ)等功能。
[0033]雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是專利所有者可以在所附權(quán)利要求的 范圍之內(nèi)做出各種變形或修改，只要不超過(guò)本發(fā)明的權(quán)利要求所描述的保護(hù)范圍，都應(yīng)當(dāng) 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的風(fēng)光互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能電池板(8)、風(fēng)機(jī)(9)、蓄電池(10)以及負(fù)載，其特征在于:該控制系統(tǒng)還包括與太陽(yáng)能電池板(8)連接的至少一個(gè)第一電壓轉(zhuǎn)換電路(2)，與風(fēng)機(jī)(9)連接的第二電壓轉(zhuǎn)換電路(3)，分別與第一電壓轉(zhuǎn)換電路(2 )和第二電壓轉(zhuǎn)換電路(3 )的輸出端連接的充電控制電路(7 )，該充電控制電路(7 )還與蓄電池(10)和負(fù)載連接，以及分別與第一電壓轉(zhuǎn)換電路(2)、第二電壓轉(zhuǎn)換電路(3)和充電控制電路(7 )連接的主控制模塊(I)，且所述主控制模塊(I)用于根據(jù)蓄電池(10 )的電量或負(fù)載變化調(diào)節(jié)第一電壓轉(zhuǎn)換電路(2)或第二電壓轉(zhuǎn)換電路(3)的輸出功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的風(fēng)光互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述第一電壓轉(zhuǎn)換電路(2)包括第一降壓變換器(21)和與第一降壓變換器(21)連接的第一高效電流控制芯片(22)，且所述第一降壓變換器(21)的輸出端與充電控制電路(7)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的風(fēng)光互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述第二電壓轉(zhuǎn)換電路(3)包括依次連接的整流電路(31)、濾波電路(32)和第二降壓變換器(33)，以及與第二降壓變換器(33)連接的第二高效電流控制芯片(34)，且所述第二降壓變換器(33)的輸出端與充電控制電路(7)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的風(fēng)光互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)，其特征在于:還包括保護(hù)電路(6 )，所述主控制模塊(1)還經(jīng)保護(hù)電路(6 )與充電控制電路(7 )連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的風(fēng)光互補(bǔ)智能控制系統(tǒng)，其特征在于:還包括與主控制模塊(I)連接的通訊模塊(4)和數(shù)據(jù)采集模塊(5)，與通訊模塊(4)連接的監(jiān)控平臺(tái)(11)，以及與數(shù)據(jù)采集模塊(5)連接的用于檢測(cè)蓄電池(10)的充放電電流和電壓的電流和電壓檢測(cè)模塊(12)。
【文檔編號(hào)】H02J7/35GK103607031SQ201310646938
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】崔鯤, 潘龍, 墳克江 申請(qǐng)人:廣州航天海特系統(tǒng)工程有限公司