CN2330097Y

CN2330097Y - 全自动不间断太阳能电源机

Info

Publication number: CN2330097Y
Application number: CN 98205039
Authority: CN
Inventors: 詹东跃; 刘宝军
Original assignee: TIANLISHENGUANG SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd BEIJING
Current assignee: TIANLISHENGUANG SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd BEIJING
Priority date: 1998-06-01
Filing date: 1998-06-01
Publication date: 1999-07-21
Anticipated expiration: 2008-06-01

Abstract

本实用新型公开了一种全自动不间断太阳能电源机,由太阳能电池组及组合支架,复数个蓄电池组及防腐机柜,中央控制箱及其内的控制电路、逆变器组成,控制电路由中心控制板和A/D采集组合控制板组成,其中,A/D采集组合控制板由蓄电池端口、直流输出端口、光电输入端口、A/D输出端口、开关阵列及开关控制输入端口组成,中心控制板由A/D输入端口、开关量(I/O)输出端口及微处理器(CPU)、A/D转换电路、数据和程序存储器、线性变换器件、光电隔离器件组成,A/D采集组合控制板的直流输出端口连接到逆变器的输入端,逆变器的输出为该电源机的交流220V输出。

Description

全自动不间断太阳能电源机

本实用新型涉及一种交流220V供电装置，特别是指一种通过太阳能发电，有计算机自动控制的，能够全自动、不间断地提供交、直流电的太阳能电源机。

在人口密度小的边远地区、边防哨所以及野外工作站，知识落后，无电、缺电，给人们日常的工作和生活造成极大不便。虽然可以利用风力、水力及火力发电等方式解决这一困难，但成本较大，又带来维护、安全及环境污染等问题。

另外，随着经济、科技的发展，以及地球人口总数的增多，能源缺乏日渐显著，因此，人们很早就开始了对太阳能的利用及开发，出现了各种各样的太阳能转换装置。

鉴于上述情况，本实用新型的目的就在于提供一种通过太阳能发电而用于日常生活、办公、小型设备及野外工作站等的全自动不间断太阳能电源机，其自动控制程度高，且可通过合理优化的自动匹配来满足不同功率的供电要求，同时达到无人值守、性能稳定，具有较好的性能价格比。

本实用新型的目的是这样实现的：一种全自动不间断太阳能电源机，由太阳能电池组及组合支架，复数个蓄电池组及防腐机柜，中央控制箱及其内的控制电路、逆变器组成，控制电路由中心控制板和A/D采集组合控制板组成，其中，A/D采集组合控制板由蓄电池端口、直流输出端口、光电输入端口、A/D输出端口、开关阵列及开关控制输入端口组成，中心控制板由A/D输入端口、开关量(I/O)输出端口及微处理器(CPU)、A/D转换电路、数据和程序存储器、线性变换器件、光电隔离器件组成；所述的太阳能电池的输出连接于该光电输入端口，所述的蓄电池组的电源端均连接于该蓄电池端口，开关量(I/O)输出端口与开关控制输入端口相连，A/D输出端口与A/D输入端口相连，A/D输入端口的信号经线性变换器件变换、A/D转换到微处理器(CPU)的I/O输入端口，微处理器(CPU)的I/O输出端经光电隔离器件到开关量(I/O)输出端口，A/D采集组合控制板的直流输出端口连接到逆变器的输入端，逆变器的输出为该电源机的交流220V输出。

根据上述技术方案，所述的蓄电池组可为由一个以上的蓄电池经串、并联组合而成，所述的太阳能电池组亦可由一个以上的太阳能光电池板经串、并联组合而成，且光电源极的组合输出端和蓄电池组的电压要相匹配。

根据上述技术方案，所述的蓄电池组还可有一直流输出连接一组合分配电路，输出1.5V、3V、6V、9V、12V直流电源，方便用户使用。

根据上述技术方案，所述的开关量(I/O)输出端口还可另有端口连接到声光报警装置。

根据上述技术方案，所述的逆变器的输出可经过一交流输出保护电路后，再输出交流220V电源供用户使用。

本实用新型采用计算机自动检测及控制方式，将太阳能电池组输出的电能通过合理化的自动匹配电路、分配电路储存于蓄电池方阵中，计算机通过对本机的自检及条件定时切换工作电池组、备用电池组及充电电池组来保证该电源机的直流负载输出、逆变控制、交流负载输出、太阳能电池输出及蓄电池组充电等正常工作，满足不同功率的供电要求。电源机直流输出电路向组合家用直流负载提供(DC1.5V、3V、6V、9V、12V)直流电，并通过逆变整流的恒压电路、交流输出保护等向负载提供AC220V交流电。本实用新型性能稳定、供电品质高、无人操作、能够在额定功率内不间断在额定时间内(光电池及蓄电池的充储量来确定额定时间)保证供电。本实用新型的特点及使用方式非常适宜知识落后、无电、缺电地区的生活用电、办公用电、小型设备用电、野外工作站用电、边防哨所用电及战略执勤用电等。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型再作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的构成框图；

图2为本实用新型的控制流程示意图(以控制8组蓄电池组为例)；

图3为本实用新型的中心控制板电路原理图(以控制5组蓄电池组为例)；

图4为本实用新型的A/D采集组合控制板电路原理图(以控制5组蓄电池组为例)；

图5为本实用新型的巡检时序监视流程图；

图6为本实用新型直流输出组合分配电路原理图；

图7为本实用新型机柜及后面板示意图；

图8为图7的前面板示意图。

首先，请参见图1所示，本实用新型一种全自动不间断太阳能电源机，由太阳能电池组及组合支架，蓄电池组及防腐机柜，中央控制箱及其内的控制电路、逆变器组成。其中，控制电路由中心控制板和A/D采集组合控制板组成，A/D采集组合控制板包括蓄电池端口、直流输出端口、光电输入端口、A/D输出端口、开关阵列及开关控制输入端口；中心控制板包括A/D输入端口、开关量(I/O)输出端口及微处理器(CPU)、A/D转换电路、数据和程序存储器、线性变换器件、光电隔离器件。

太阳能电池的输出通过光电输入端口输入到A/D采集组合控制板，蓄电池组的输入输出亦分别连接于A/D采集组合控制板的蓄电池端口，A/D采集组合控制板的直流输出连接于逆变器的输入端，通过逆变器的直流-交流变换，在其输出端输出交流220V，作为本实用新型全自动不间断太阳能电源机的输出，向负载提供AC220V交流电，供用户使用。

中心控制板的A/D输入端与A/D采集组合控制板的A/D输出端相连，由开关阵列的开关控制作为对各个蓄电池组的电压值检测的模拟量输入，中心控制板的微处理器(CPU)通过对所采集的各个蓄电池组的电压值的分析、判断，来优化组合各个蓄电池组的状态，使达到电压额定值的蓄电池组进入工作状态，而低于额定值的则停机，进入充电状态，如此反复，进行巡视检测，达到全自动、不间断供电的效果。中心控制板有开关量(I/O)输出端口与A/D采集组合控制板的开关控制输入端口相连，来控制开关阵列的动作。

参见图2所示的本实用新型的控制流程示意图(以控制8组蓄电池组，一组蓄电池组为单一12V电瓶，直流48V输出为例)，其中微处理器由A/D采集端分别采集蓄电池组的电压值，如达到工作电压则由8路开关量(I/O)输出来控制A/D采集组合控制板的继电器保护开关动作，使其中的4台电瓶串联工作，由直流输出端输出48V直流给逆变器，由逆变器进行变换输出交流220V，为供电用户使用，而剩余4台电瓶之一进行充电。

在实际实施中，上述太阳能电池组可为光电池板的组合，光电池板可为单晶、多晶光电池板或非晶硅电池板，其朝向应面向正南方向，与水平地面的夹角为纬度加上5到30度。太阳能光电池板的组合输出电能是根据直流输出控制电压(DC12V、24V、48V、96V、110V、144V、160V、220V、288V)的需要而进行串联，并通过所需功率(电流)进行并联。蓄电池组的单元电池电压组可有DA12V、24V、48V、96V、144V、288V等，光电源极的组合输出端和电池组电压要相匹配。

参见图6，为达到方便、实用的目的，本实用新型在其蓄电池组的直流输出处引出一直流电源到一直流输出组合分配电路，向组合家用直流负载提供DC1.5V、3V、5V、6V、9V、12V等直流电。具体可为通过一二极管D的导向，来保护反相后对电器的影响，到一多项电位器W调节其输出。逆变器的输出也可经过一交流输出保护电路后输出交流220V，简单如压敏电阻等。

参见图7所示，本实用新型的防腐机柜及中央控制箱外观示意图，中央控制箱包括前、后面板，其后面板包括电池组输出插头1，电池组输入插头2，电池组开关3，交流输出插座即用户插座8(交流220V)，直流输出端口9。见图8所示，前面板包括光电电压、电流指示及交流电压指示表4，电瓶工作、电源指示及报警指示灯5，光电开关6，交流开关7。

图3、图4分别为本实用新型之中心控制板、A/D采集组合控制板的具体实施例电路图(以控制5组蓄电池组，直流输出48V，每组蓄电池为单一12V电瓶为例)。其中，图3中的P1为CPU，系采用集CPU、A/D转换、数据和程序存储为一体的芯片PCI16C74A，使电路简洁、可靠、稳定。P2为线性变换器件系maxim479,P19为直流(DC)-直流变换器件PS1255,41-4P为A/D及电源输入接口，D1-DB25为开关量(I/O)输出控制接口，其中D1-DB25的1-13端子、23-25端子为开关量(I/O)控制输出与声光报警控制输出，14-19端子为I/O输出公共端。图4中的11-16PIN为蓄电池组的输入及直流输出接口，其1-10端子为5组电池组的连接端口，分别与5组蓄电池连接，13-16端子为直流48V输出，连接到逆变器的输入端，逆变器采用DC-AC500系列，可逆变方波或正弦波。12-16PIN为I/O控制输入、A/D输出及太阳能电池组的光电输入接口，U1-U10为双向开关继电器OEG1200组成的开关阵列，其中，12-16PIN的7-16端子为I/O控制输入，与上述中心控制板的D1-DB25的开关量(I/O)控制输出端口相连，分别连接到U1-U10的继电器控制输入端，5、6端子为继电器公共端控制输入，1、2端子为A/D输出端，连接到中心控制板的41-4P的3、4A/D输入端，完成对5组电池组的电压值模拟量采集，3、4端子为光电输入端，来自太阳能电池组的输出。

参见图5所示，CPU的巡检时序监视流程示意图，工作时，CPU控制开关继电器分别对5组蓄电池组进行电压检测，如果两个以上的电池组低于额定值，则停机进行充电；如果5个电池组电压都超压，则关闭充电电源。否则，CPU控制开关继电器动作，使4个电池组进入工作状态，同时点亮4个电池组指示灯及电源指示灯，检查系统工作是否正常，如正常，则打开48V输出开关，将串联后的48V直流送给逆变器，同时，点亮指示灯，进入延时，时间到则循序反复。

由此可见，本实用新型全自动不间断电源机可以在CPU的控制下，对5组蓄电池组进行优选、组合，使处于正常电压值的4组处于工作状态，而对另一组备用电池组进行充电动作，并由CPU控制充电的过压保护。CPU定时巡检各蓄电池组的电压值，如某一工作蓄电池组电压值低于额定值，则CPU控制开关继电器切换备用电池组，对电压值低于额定值的蓄电池组进行充电，由并联的开关继电器保证切换安全、无扰动。

本实用新型全自动不间断电源机可以实现无人值守，工作过程全自动，且保证稳定、安全、标准的不间断电源输出，同时，体积小易移动，易操作、维护。通过对太阳能的合理、有效的利用达到节能、无污染的有益效果。且噪音低，性能价格比佳。

Claims

1、一种全自动不间断太阳能电源机，由太阳能电池组及组合支架，复数个蓄电池组及防腐机柜，中央控制箱及其内的控制电路、逆变器组成，其特征在于：所述的控制电路由中心控制板和A/D采集组合控制板组成，其中，A/D采集组合控制板由蓄电池端口、直流输出端口、光电输入端口、A/D输出端口、开关阵列及开关控制输入端口组成，中心控制板由A/D输入端口、开关量(I/O)输出端口及微处理器(CPU)、A/D转换电路、数据和程序存储器、线性变换器件、光电隔离器件组成；所述的太阳能电池的输出连接于该光电输入端口，所述的蓄电池组的电源端均连接于该蓄电池端口，开关量(I/O)输出端口与开关控制输入端口相连，A/D输出端口与A/D输入端口相连，A/D输入端口的信号经线性变换器件变换、A/D转换到微处理器(CPU)的I/O输入端口，微处理器(CPU)的I/O输出端经光电隔离器件到开关量(I/O)输出端口，A/D采集组合控制板的直流输出端口连接到逆变器的输入端，逆变器的输出为该电源机的交流220V输出。

2、根据权利要求1所述的全自动不间断太阳能电源机，其特征在于：所述的蓄电池组可为由一个以上的蓄电池经串、并联组合而成，所述的太阳能电池组亦可由一个以上的太阳能光电池板经串、并联组合而成，且光电源极的组合输出端和蓄电池组的电压要相匹配。

3、根据权利要求1所述的全自动不间断太阳能电源机，其特征在于：所述的蓄电池组可有一直流输出连接一组合分配电路，输出1.5V、3V、6V、9V、12V直流电源。

4、根据权利要求1所述的全自动不间断太阳能电源机，其特征在于：所述的开关量(I/O)输出端口还可另有端口连接到声光报警装置。

5、根据权利要求1所述的全自动不间断太阳能电源机，其特征在于：所述的逆变器的输出可经过一交流输出保护电路后输出交流220V。

6、根据权利要求1所述的全自动不间断太阳能电源机，其特征在于：所述的开关阵列由复数个双向开关继电器OEG1208组成。

7、根据权利要求1所述的全自动不间断太阳能电源机，其特征在于；所述的微处理器(CPU)、A/D转换电路、数据和程序存储器是由集CPU、A/D转换、数据和程序存储为一体的芯片PCI系列完成。

8、根据权利要求1所述的全自动不间断太阳能电源机，其特征在于：所述的中央控制箱包括前、后面板，前面板包括光电电压、电流指示及交流电压指示表，蓄电池组工作、电源指示及报警指示灯，后面板包括交流输出插座，直流输出端口。

9、根据权利要求1或2所述的全自动不间断太阳能电源机，其特征在于：所述的太阳能光电池板可为单晶、多晶光电池板或非晶硅电池板，其与水平地面的夹角为纬度加上5至30度，且面向正南方向。