太陽電池連接自動轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】太陽電池連接自動轉(zhuǎn)換器，解決現(xiàn)有太陽電池因光照不足或陰天使輸出電壓下降，并導(dǎo)致充電控制電路停止工作的問題，轉(zhuǎn)換器包括，太陽電池轉(zhuǎn)換電路、充電控制電路、蓄電池電壓檢測。該轉(zhuǎn)換器能自動檢測太陽電池工作狀態(tài)，當(dāng)光照不足或陰天導(dǎo)致太陽電池的輸出電壓下降低于蓄電池充電電壓或控制電路輸入電壓時,轉(zhuǎn)換器自動將太陽電池板的并聯(lián)改為串聯(lián)工作狀態(tài)，因此提高了太陽電池的輸出電壓，使系統(tǒng)充電能夠正常進行，延長了太陽電池的工作時間。該轉(zhuǎn)換器配合最大功率點跟蹤和充電控制電路，可以最大程度的利用新能源。
【專利說明】太陽電池連接自動轉(zhuǎn)換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于新能源及自動控制領(lǐng)域，涉及一種簡單實用的太陽電池連接自動轉(zhuǎn)換器，主要應(yīng)用于獨立和并網(wǎng)分布式電源發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能具有取之不盡、用之不竭的優(yōu)點，而且不會對環(huán)境造成污染等特點已經(jīng)成為各國政府可持續(xù)發(fā)展新型能源的首選。太陽電池方陣由多快太陽電池板組成，其電池板連接由相互串聯(lián)和并聯(lián)組成，串聯(lián)可確定太陽電池供電電壓，而并聯(lián)則增加輸出電流，一般在輸出電壓確定后可增加并聯(lián)太陽電池的數(shù)量以增加功率輸出。
[0003]但由于太陽能電池的輸出特性受負(fù)荷狀態(tài)、日照量、環(huán)境溫度等的影響，使太陽電池陣列的電壓和電流均發(fā)生很大的變化，從而使輸出功率不穩(wěn)定，導(dǎo)致光伏系統(tǒng)效率降低。
[0004]因此如何進一步提高太陽電池的轉(zhuǎn)換效率，充分利用光伏陣列所轉(zhuǎn)換的能量，一直是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)研究的重要方向。最大功率跟蹤可以增加一定的輸出功率使太陽電池保持最大功率輸出，但光照不足或陰天時導(dǎo)致太陽電池的輸出電壓下降，當(dāng)太陽電池電壓下降到低于蓄電池充電電壓或控制電路輸入電壓時，此時充電電路將停止工作，最大功率點跟蹤也將失去作用。
[0005]本實用新型設(shè)計的自動轉(zhuǎn)換太陽電池板連接的控制器可以實時檢測太陽電池工作狀態(tài)，當(dāng)輸出電壓下降到低于蓄電池充電電壓或控制電路輸入電壓時，自動將太陽電池板的并聯(lián)改為串聯(lián)工作狀態(tài)，可以提高太陽電池的輸出電壓，防止了當(dāng)光照不足時充電電路停止工作。該方法配合最大功率點跟蹤和充電控制電路，可增加太陽電池的實際發(fā)電時間，從而最大程度的利用新能源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型目的是解決現(xiàn)有太陽電池因光照不足或陰天使輸出電壓下降，并導(dǎo)致充電電路停止工作的問題，提供一種太陽電池連接自動轉(zhuǎn)換器。
[0007]所述轉(zhuǎn)換器可以實時檢測太陽電池工作狀態(tài)，當(dāng)光照不足或陰天導(dǎo)致太陽電池的輸出電壓下降，并低于蓄電池充電電壓或控制電路輸入電壓時，轉(zhuǎn)換器自動將太陽電池板的并聯(lián)改為串聯(lián)工作狀態(tài)，以便提高太陽電池的輸出電壓，使系統(tǒng)充電能夠正常進行，增加了太陽電池的實際發(fā)電時間，提高了太陽電池方陣的發(fā)電效率。
[0008]本實用新型提供的太陽電池連接自動轉(zhuǎn)換器，由太陽電池、轉(zhuǎn)換電路、充電控制電路、蓄電池及電壓檢測組成。其中太陽電池(I)通過轉(zhuǎn)換電路(2)和充電控制電路(3)相連接；充電控制電路(3)和蓄電池(4)相連；電壓檢測電路(5)同時和轉(zhuǎn)換電路(2)、充電控制電路(3)及蓄電池(4)相連。
[0009]所述的太陽電池(I)包括:太陽電池A (11)、太陽電池B (12);轉(zhuǎn)換電路(2)包括:驅(qū)動電路Q2，四與非門電路4011中U2A、U2B組成的RS觸發(fā)器(21)和繼電器K (22);電壓檢測(5)包括:由比較器LM339中的UlA和UlB組成的電壓檢測(51)以及狀態(tài)顯示LEDl和LED2 (52)。
[0010]所述的電壓檢測中四比較器LM339的UlA的同相輸入電路由第四電阻(R4)和第五電阻(R5)串聯(lián)組成，UlA的同相輸入端接第四電阻(R4)和第五電阻(R5)的中間節(jié)點，UlA的反相輸入端通過穩(wěn)壓管W接地；同時UlA的輸出端通過第七電阻(R7)連接到由四與非門電路4011中U2A的輸入端“1”，U2A的輸入端“2”和U2B的輸出端“4”直接相連，U2B的輸入端“5”和U2A的輸出端“3”直接相連
[0011]所述的電壓檢測中四比較器LM339的UlB的同相輸入電路由光敏電阻R和第三電阻(R3)串聯(lián)組成，UlB的同相輸入端接光敏電阻R和第三電阻(R3)的中間節(jié)點，UlB的反相輸入也通過穩(wěn)壓管W接地。U2B的輸入端“6”通過第八電阻R8和UlB的輸出端連接，UlB的輸出端同時通過第六電阻R6和B+連接。
[0012]所述的轉(zhuǎn)換電路(2)RS觸發(fā)器中的U2A輸出端“3”通過第十一電阻Rll連接到三極管Q2的基極，三極管Q2的集電極連接到繼電器K和二極管D2的正極；繼電器K中的一個公共點即“I腳”連接電路輸入端S+，與之對應(yīng)的常閉觸點“2腳”連接太陽電池A的正極，常開觸點“3腳”懸空；繼電器K中的另一個公共點即“4腳”連接太陽電池B的負(fù)極，與之對應(yīng)的常閉觸點“5腳”同時連接太陽電池A的負(fù)極和電路輸入端S-，常開觸點“6腳”連接太陽電池A的正極。
[0013]太陽電池連接自動轉(zhuǎn)換器的電壓檢測U1A、U1B (51)實時檢測蓄電池充電電壓，同時將輸出信號控制驅(qū)動電路Q2、RS觸發(fā)器(21)和繼電器K (22)、LED1、LED2 (52)同步實時顯示太陽電池(I)的連接狀態(tài)。
[0014]該轉(zhuǎn)換器簡單實用，通過自動改變太陽電池板的連接狀態(tài)延長了系統(tǒng)的充電時間，最大程度的利用新能源。
[0015]本實用新型的有益效果是:
[0016]1、轉(zhuǎn)換器可根據(jù)外界環(huán)境變化自動改變太陽電池板的連接狀態(tài)，增加了太陽電池的實際發(fā)電時間，提高了太陽電池方陣的發(fā)電效率，最大程度的利用了新能源。
[0017]2、轉(zhuǎn)換器的電壓檢測可實時檢測蓄電池充電電壓，同時將輸出信號控制驅(qū)動電路的繼電器，可控制和改變太陽電池的連接狀態(tài)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1電路總體控制框圖。
[0019]圖2控制原理框圖。
[0020]圖3電路原理圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型作進一步說明:
[0022]如圖1所示電路總體控制框圖，所述太陽電池連接自動轉(zhuǎn)換器包括，太陽電池
(I)、轉(zhuǎn)換電路(2)、充電控制電路(3)、蓄電池(4);電壓檢測(5)。其中太陽電池(I)通過轉(zhuǎn)換電路(2)和充電控制電路(3)相連接；充電控制電路(3)和蓄電池(4)相連；電壓檢測(5)同時和轉(zhuǎn)換電路(2)、充電控制電路(3)及蓄電池(4)相連。
[0023]圖2是控制原理框圖，圖3是電路原理圖。[0024]如圖2、圖3所示，其中，太陽電池(I)包括:太陽電池A (11)、太陽電池B (12)。轉(zhuǎn)換電路(2 )包括:驅(qū)動電路Q2，由四與非門電路4011中的U2A、U2B組成的RS觸發(fā)器(21)，以及繼電器K (22)。電壓檢測(5)包括:電壓檢測中四比較器LM339的U1A、UlB (51)，狀態(tài)顯示LED1、LED2 (52)。S+是太陽電池輸出正極，S-是太陽電池輸出負(fù)極同時接地。
[0025]所述的電壓檢測中四比較器LM339的UlA的同相輸入電路由第四電阻(R4)和第五電阻(R5)組成分壓電路，UlA的同相輸入端接第四電阻(R4)和第五電阻(R5)的中間節(jié)點，UlA的反相輸入端通過穩(wěn)壓管W接地；同時UlA的輸出端通過第七電阻(R7)連接到由四與非門電路4011中U2A的輸入端“1”，U2A的輸入端“2”和U2B的輸出端“4”直接相連，U2B的輸入端“5”和U2A的輸出端“3”直接相連
[0026]所述的電壓檢測中四比較器LM339的UlB的同相輸入電路由光敏電阻R和第三電阻(R3)組成分壓電路，UlB的同相輸入端接光敏電阻R和第三電阻(R3)的中間節(jié)點，UlB的反相輸入也通過穩(wěn)壓管W接地。U2B的輸入端“6”通過第八電阻R8和UlB的輸出端連接，UlB的輸出端同時通過第六電阻R6和B+連接。
[0027]所述的轉(zhuǎn)換電路(2)RS觸發(fā)器中的U2A輸出端“3”通過第十一電阻Rll連接到三極管Q2的基極，三極管Q2的集電極連接到繼電器K和二極管D2的正極；繼電器K中的一個公共點即“I腳”連接電路輸入端S+，與之對應(yīng)的常閉觸點“2腳”連接太陽電池A的正極，常開觸點“3腳”懸空；繼電器K中的另一個公共點即“4腳”連接太陽電池B的負(fù)極，與之對應(yīng)的常閉觸點“5腳”同時連接太陽電池A的負(fù)極和電路輸入端S-，常開觸點“6腳”連接太陽電池A的正極。
[0028]工作狀態(tài)如下:
[0029]1、當(dāng)太陽電池發(fā)電系統(tǒng)在白天光照充足正常工作時，控制電路中的電壓檢測UlA的“2”腳輸出端向RS觸發(fā)器的“I”腳輸出高電平，RS觸發(fā)器不觸發(fā)，“3”腳輸出為低電平，驅(qū)動電路三極管Q2截止，繼電器K (22)不工作，太陽電池板A (11)和太陽電池B (12)通過繼電器K (22)的常閉觸點和“4”、“5”并聯(lián)連接。轉(zhuǎn)換器的電壓檢測U1A、U1B(51)實時檢測蓄電池充電電壓。
[0030]2、當(dāng)傍晚充電電壓小于或等于蓄電池標(biāo)稱電壓時，UlA輸出低電平，UlB由于光敏電阻R的阻值變化輸出高電平，同時RS觸發(fā)器的“I”腳為低電平，則“3”腳輸出高電平使驅(qū)動電路Q2 (21)導(dǎo)通，繼電器K (22 )通電工作，觸點改變連接方式為“ I ”、“ 3 ”和“ 4 ”、“ 6 ”連接，因“3”是空腳，所以太陽電池B的正極連接S+，太陽電池B的負(fù)極通過“4”、“6”連接到太陽電池A的正極，而太陽電池A的負(fù)極直接連接S-，太陽電池A和B改為串聯(lián)狀態(tài)使充電電壓提高，蓄電池繼續(xù)充電。
[0031]3、充電電壓提高后UlA輸出又變?yōu)楦唠娖?，但RS觸發(fā)器為低電平觸發(fā)有效，所以RS觸發(fā)器不翻轉(zhuǎn)，“ 3 ”腳仍輸出高電平，太陽電池板保持為串聯(lián)工作狀態(tài)。
[0032]4、當(dāng)光線繼續(xù)變暗，充電電壓再次小于或等于蓄電池標(biāo)稱電壓時，UlA輸出再次變?yōu)榈碗娖剑颉癐”腳已經(jīng)是低電平，所以并未改變RS觸發(fā)器的工作狀態(tài)，直至天黑太陽電池不工作，但太陽電池板仍為串聯(lián)連接。
[0033]5、白天光照逐漸加強，UlA輸出又變?yōu)楦唠娖?，但UlB由于光敏電阻R的阻值變化使輸出變?yōu)榈碗娖?，因此RS觸發(fā)器的“6”腳為低電平，RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，“3”腳輸出低電平使驅(qū)動電路Q2 (21)截止，繼電器K (22)斷電，常閉觸點改變連接方式為和“4”、“ 5 ”連接，太陽電池A、B改變?yōu)椴⒙?lián)連接狀態(tài)。
[0034]6、LED1、LED2 (52)同步實時顯示太陽電池(I)的連接狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.太陽電池連接自動轉(zhuǎn)換器，其特征在于該轉(zhuǎn)換器包括，太陽電池(I)、轉(zhuǎn)換電路(2)、充電控制電路(3)、蓄電池(4)、電壓檢測(5)，其中太陽電池(I)通過轉(zhuǎn)換電路(2)和充電控制電路(3)相連接；充電控制電路(3)和蓄電池(4)相連；電壓檢測(5)同時和轉(zhuǎn)換電路(2)、充電控制電路(3)及蓄電池(4)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽電池連接自動轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的太陽電池(I)包括:太陽電池A (11)和太陽電池B (12);轉(zhuǎn)換電路(2)包括:驅(qū)動電路Q2，由四與非門電路4011中的U2A、U2B組成的RS觸發(fā)器(21)和繼電器K (22);電壓檢測(5)包括:由比較器LM339中的UlA和UlB組成的電壓檢測(51)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽電池連接自動轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的電壓檢測電路(5)還包括:狀態(tài)顯示LEDl和LED2 (52)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的太陽電池連接自動轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的電壓檢測中四比較器LM339中UlA的同相輸入電路由第四電阻(R4)和第五電阻(R5)組成分壓電路，UlA的同相輸入端接第四電阻(R4)和第五電阻(R5)的中間節(jié)點，UlA的反相輸入端通過穩(wěn)壓管W接地；U1A的輸出端通過第七電阻(R7)連接到四與非門電路4011中U2A的輸入端“ I腳”，U2A的輸入端“2腳”和U2B的輸出端“4腳”直接相連，U2B的輸入端“5腳”和U2A的輸出端“3腳”直接相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的太陽電池連接自動轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的電壓檢測中四比較器LM339的UlB的同相輸入電路由光敏電阻(R)和第三電阻(R3)組成分壓電路，UlB的同相輸入端接光敏電阻(R)和第三電阻(R3)的中間節(jié)點，UlB的反相輸入也通過穩(wěn)壓管W接地；U2B的輸入端“6腳”通過第八電阻(R8)和UlB的輸出端連接，UlB的輸出端同時通過第六電阻(R6)和B+連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的太陽電池連接自動轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的轉(zhuǎn)換電路(2)RS觸發(fā)器中的U2A輸出端“3腳”通過第十一電阻(Rll)連接到三極管Q2的基極，三極管Q2的集電極連接到繼電器K和二極管D2的正極；繼電器K中的一個公共點即“I腳”連接電路輸入端S+，與之對應(yīng)的常閉觸點“2腳”連接太陽電池A的正極，常開觸點“3腳”懸空；繼電器K中的另一個公共點即“4腳”連接太陽電池B的負(fù)極，與之對應(yīng)的常閉觸點“5腳”同時連接太陽電池A的負(fù)極和電路輸入端S-，常開觸點“6腳”連接太陽電池A的正極。
【文檔編號】H02J7/36GK203504272SQ201320644262
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】趙庚申, 劉國良, 程如歧, 王凱 申請人:南開大學(xué)