CN210868250U

CN210868250U - 一种分体式市电互补太阳能路灯控制器

Info

Publication number: CN210868250U
Application number: CN201922181989.1U
Authority: CN
Inventors: 曹慧; 张会龙
Original assignee: JIANGYIN HUAHUIYUAN ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: JIANGYIN HUAHUIYUAN ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2019-12-07
Filing date: 2019-12-07
Publication date: 2020-06-26
Anticipated expiration: 2029-12-07

Abstract

本实用新型涉及一种分体式市电互补太阳能路灯控制器，太阳能电池板通过充电电路为蓄电池充电；市电外部电源和蓄电池分别与切换电路相连，为放电电路选择输入源；放电电路为LED光源提供恒定电流，电源电路为MCU和驱动电路提供工作电源，电源电路由市电电源，蓄电池，太阳能电池板构成共同提供输入源；采样电路负责采集各个电参量为MCU逻辑控制提供依据；驱动电路为充电电路、放电电路、切换电路提供合适的驱动电压和电流；通讯电路为系统设置合适的工作参数；显示电路为系统提供可视的工作状态。本实用新型采用分体设计，将市电电源与太阳能控制器分开设计，用户可以根据实际的负载大小选择合适功率的市电电源，灵活，方便，成本低。

Description

一种分体式市电互补太阳能路灯控制器

技术领域

本实用新型属于太阳能控制技术领域，具体涉及一种分体式市电互补太阳能路灯控制器。

背景技术

随着科学技术的不断进步，作为一种可再生能源的太阳能逐渐被应用于路灯照明领域中。目前，现有技术的太阳能路灯供电控制装置一般包括太阳能电池组件、太阳能路灯控制器和蓄电池；其中，太阳能电池组件在白天有阳关照射时通过太阳能路灯控制器对蓄电池进行充电，以使蓄电池在天黑后太阳能路灯控制器控制开灯时自动为路灯供电。为了避免出现连续多天的阴雨天气导致太阳能电池组件无法为蓄电池充电，从而使得路灯无法正常工作的情况发生，现有技术的太阳能路灯供电控制装置还采用市电作为太阳能的后补供电能源，具体做法是采用继电器或开关管使市电与太阳能路灯控制器相连接，从而达到太阳能和市电切换工作的目的。然而，现有技术的这种供电控制装置，在太阳能和市电切换的过程中，往往会出现闪灯(即短时间断电)的现象，有的甚至出现晚上路灯关闭后，市电把蓄电池充满电的现象，从而导致白天太阳能无法对蓄电池进行充电，造成能源浪费。

此外独立太阳能路灯系统常年使用，容易受到天气、温度、气候，地理位置影响，未免会出现电量耗尽的情况，在一些对光照要求比较高的场合(如市政道路)，不允许出现上述情况；目前主要的解决方法是提高太阳能电池板与蓄电池的系统容量，但是这个增加了用户的投资和使用成本。

如何保证设定时间内不间断的光照效果，延长电池寿命，降低用户使用成本，同时保证控制器稳定、安全的运行是亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种灵活，方便的分体式市电互补太阳能路灯控制器，提高整个系统的使用年限，降低用户的使用成本。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种分体式市电互补太阳能路灯控制器，包含市电AC/DC外部电源、蓄电池、太阳能电池板、LED光源、充电电路、放电电路、切换电路、驱动电路、电源电路、MCU控制器、采样电路、通讯电路和显示电路；所述太阳能电池板通过充电电路为蓄电池充电；所述市电AC/DC外部电源和蓄电池分别与切换电路相连，根据切换电压大小为放电电路选择输入源；所述放电电路为LED光源提供恒定电流，电源电路为MCU控制器和驱动电路提供工作电源，电源电路由市电AC/DC电源，蓄电池，太阳能电池板构成共同提供输入源；采样电路负责采集各个电参量为MCU控制器逻辑控制提供依据；驱动电路为充电电路、放电电路、切换电路提供合适的驱动电压和电流；通讯电路为系统设置合适的工作参数；显示电路为系统提供可视的工作状态。

优选地，所述充电电路包括MOS管Q1，Q2，所述Q1、Q2的1脚分别与驱动电路的信号端口相连，以控制对太阳能电池板的充电，所述Q1的3脚与太阳能电池板的正极相连，2脚与Q2的2脚串联，所述Q2的3脚与蓄电池的负极相连，防止蓄电池夜间对太阳能电池板反向供电。

优选地，所述放电电路包括电感L1、二极管D1、MOS管Q3和电容C1、C2，所述电感L1的一端与切换电路相连，另一端分别与Q3的3脚，D1的1、2脚相连，二极管D1的3脚分别与电容C2的一端，LED光源的正极相连，C2的另一端接地，所述C1的一端接在L1和切换电路之间，另一端接地，所述Q3的1脚与驱动电路的信号端口相连，2脚接地。

优选地，所述切换电路为一个继电器J1，J1的3脚与L1的一端相连，1脚与驱动电路的切换信号端口相连，2脚接地，4、5脚分别与蓄电池的正极、市电AC/DC外部电源的正极相连。

优选地，所述采样电路为一个电流采样电阻R17，提供LED负载实时电流值，所述R17的一端通过MOS管Q4与LED光源的负极相连，另一端与放电电路的C2相连，所述Q4的1脚驱动电路的信号端口相连，用于接通Q4。

优选地，所述驱动电路为UCC27324芯片，将MCU控制器的TTL电平转换成适合MOS管和继电器工作的电压和电流。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、采用分体设计，将市电AC/DC电源与太阳能控制器分开设计，用户可以根据实际的负载大小选择合适功率的市电AC/DC电源，灵活，方便，成本低；

2、采用实用新型中的拓扑电路结构，保证市电不会对蓄电池进行充电，采用普通的市电AC/DC电源即可，不需要昂贵的蓄电池专用充电电源，提高系统稳定性，降低使用成本；

3、切换电路采用继电器，保证市电AD/DC电源与蓄电池之间的电气隔离，提高控制器安全性；

4、切换电压可设置化，可根据不同蓄电池特性，设置不同的切换电压，保证蓄电池不会深度放电，提高整个系统的使用年限，降低用户的使用成本。

附图说明

图1为本实施例中一种分体式市电互补太阳能路灯控制器的系统框架图。

图2为本实施例中一种分体式市电互补太阳能路灯控制器的电路拓扑原理图。

图3为本实施例中一种分体式市电互补太阳能路灯控制器的系统逻辑控制流程图。

图4为本实施例中一种分体式市电互补太阳能路灯控制器的继电器关闭状态图。

图5为本实施例中一种分体式市电互补太阳能路灯控制器的继电器工作状态图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

本实施例中的一种分体式市电互补太阳能路灯控制器，其市电220V通过外部AC/DC转换器转成DC12V电源接入到控制器内部，由MCU对蓄电池电压的采样并与设定值进行比较，通过继电器来切换当前系统处于市电模式还是蓄电池模式；市电转换后的DC12V不对蓄电池的充电，同样蓄电池也不会对DC12V逆流，保证两个电源系统安全独立运行；太阳能电池板接入系统，对蓄电池进行充电，同时通过判断太阳能电池板电压控制LED光源的开启。

如图1所示，为本实施例的系统框架图，包含市电AC/DC外部电源，蓄电池，太阳能电池板，LED光源，充电电路，放电电路，切换电路，驱动电路，电源电路，MCU，采样电路，通讯电路，显示电路组成；太阳能电池板通过充电电路为蓄电池充电；切换电路为放电电路选择合适的输入源，当蓄电池电压大于设定切换电压时，蓄电池为输入源，当蓄电池低于设定电压，市电为输入源；放电电路为LED光源提供恒定电流，电源电路为MCU和驱动电路提供工作电源，电源电路由市电AC/DC电源，蓄电池，太阳能电池板共同提供输入源；采样电路负责采集各个电参量为MCU逻辑控制提供依据；驱动电路为充电电路，放电电路，切换电路提供合适的驱动电压和电流；通讯电路为系统设置合适的工作参数；显示电路为系统提供可视的工作状态；

如图2所示，为本实施例的电路拓扑原理图，其中L1，D1，Q3，C1，C2构成BOOST升压恒流放电电路；继电器J1用来切换放电电路的输入源；MOS管Q1，Q2构成充电电路，同时防止蓄电池夜间对电池板反向供电；Q4为负载开关，控制LED负载的开启与关闭；R17为电流采样电阻，提供LED负载实时电流值；驱动电路将MCU输出的TTL电平转换成适合MOS管和继电器工作的电压和电流；

负载开关控制信号LED_DRV控制负载开关Q4的1脚，升压PWM信号PWM_DRV控制BOOST电路升压管Q3的1脚，切换信号S_ON控制继电器J1的控制脚1脚，太阳能电池板控制信号PV_DRV控制充电电路Q1的1脚，Q2的1脚；太阳能电池板的负极PV-与Q1的3脚相连,Q2的2脚与Q1的2脚相连；太阳能电池板的正极PV+和蓄电池的正极BAT+，继电器常闭触点4脚相连；继电器常开触点5脚接市电AC/DC12V电源的正极DC+相连；继电器公共触点3脚与电感L1的2脚，电容C1的1脚相连；电感L1的1脚与升压MOS Q3的3脚，二极管D1的1脚，D1的2脚相连；二极管D1的3脚与电容C2的1脚，LED负载正极LED+相连；LED负载负极LED-同负载开关Q4的3脚相连；负载开关Q4的2脚同采样电阻R17的2脚相连；采样电阻R17的1脚，电容C2的2脚，升压MOS的2脚，电容C1的2脚，继电器控制脚2脚，市电AC/DC12V电源的负极DC-,蓄电池的负极BAT-相互连接在一起，且该信号为系统的地。

如图3所示，为本实施例的逻辑控制图，具体实现如下：

1、主控MCU通过采样获取当前太阳能电池板的电压Vpv、蓄电池电压Vbat；

2、比较太阳能电池板电压Vpv和蓄电池电压Vbat的大小，如果Vpv大于Vbat，则系统进入PWM充电模式(步骤3)；如果Vpv小于设定的开灯电压，则系统进入恒流放电模式(步骤4)；

3、进入PWM充电模式，太阳能控制信号PV_DRV为高电平，打开Q1、Q2；LED_DRV为低电平，关闭负载开关Q4；PWM_DRV输出低电平，关闭BOOST升压电路；继电器控制信号S_DRV为低电平，继电器处于关闭状态；

4、进入恒流放电状态，比较当前蓄电池的电压VBAT与设定市电切换电压的大小，当Vbat>切换电压，进入电池放电(步骤5)；当Vbat<切换电压，进入市电放电(步骤6)；

5、进入蓄电池恒流放电模式，太阳能控制信号PV_DRV为低电平，关闭充电电路Q1,Q2；LED_DRV为高电平开启负载开关Q4；PWM_DRV输出100KHZ的PWM波形，升压电路开启；继电器控制信号S_DRV为低电平，继电器处于关闭状态；升压电路的输入源为蓄电池(图4所示)；

6、进入市电恒流放电模式，太阳能控制信号PV_DRV为低电平，关闭充电电路Q1,Q2；LED_DRV为高电平开启负载开关Q4；PWM_DRV输出100KHZ的PWM波形，升压电路开启；继电器控制信号S_DRV为高电平，继电器处于工作状态；升压电路的输入源为市电AC/DC 12V电源(图5所示)。

除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种分体式市电互补太阳能路灯控制器，其特征在于：包含市电AC/DC外部电源、蓄电池、太阳能电池板、LED光源、充电电路、放电电路、切换电路、驱动电路、电源电路、MCU控制器、采样电路、通讯电路和显示电路；所述太阳能电池板通过充电电路为蓄电池充电；所述市电AC/DC外部电源和蓄电池分别与切换电路相连，根据切换电压大小为放电电路选择输入源；所述放电电路为LED光源提供恒定电流，电源电路为MCU控制器和驱动电路提供工作电源，电源电路由市电AC/DC电源，蓄电池，太阳能电池板构成共同提供输入源；采样电路负责采集各个电参量为MCU控制器逻辑控制提供依据；驱动电路为充电电路、放电电路、切换电路提供合适的驱动电压和电流；通讯电路为系统设置合适的工作参数；显示电路为系统提供可视的工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种分体式市电互补太阳能路灯控制器，其特征在于：所述充电电路包括MOS管Q1，Q2，所述Q1、Q2的1脚分别与驱动电路的信号端口相连，以控制对太阳能电池板的充电，所述Q1的3脚与太阳能电池板的正极相连，2脚与Q2的2脚串联，所述Q2的3脚与蓄电池的负极相连，防止蓄电池夜间对太阳能电池板反向供电。

3.根据权利要求1所述的一种分体式市电互补太阳能路灯控制器，其特征在于：所述放电电路包括电感L1、二极管D1、MOS管Q3和电容C1、C2，所述电感L1的一端与切换电路相连，另一端分别与Q3的3脚，D1的1、2脚相连，二极管D1的3脚分别与电容C2的一端，LED光源的正极相连，C2的另一端接地，所述C1的一端接在L1和切换电路之间，另一端接地，所述Q3的1脚与驱动电路的信号端口相连，2脚接地。

4.根据权利要求1所述的一种分体式市电互补太阳能路灯控制器，其特征在于：所述切换电路为一个继电器J1，J1的3脚与L1的一端相连，1脚与驱动电路的切换信号端口相连，2脚接地，4、5脚分别与蓄电池的正极、市电AC/DC外部电源的正极相连。

5.根据权利要求1所述的一种分体式市电互补太阳能路灯控制器，其特征在于：所述采样电路为一个电流采样电阻R17，提供LED负载实时电流值，所述R17的一端通过MOS管Q4与LED光源的负极相连，另一端与放电电路的C2相连，所述Q4的1脚驱动电路的信号端口相连，用于接通Q4。

6.根据权利要求1所述的一种分体式市电互补太阳能路灯控制器，其特征在于：所述驱动电路为UCC27324芯片，将MCU控制器的TTL电平转换成适合MOS管和继电器工作的电压和电流。