離網智能型光伏控制器的製作方法
2023-06-25 22:31:06 3
專利名稱：離網智能型光伏控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及光伏控制器領域，尤其是一種離網智能型光伏控制器。
背景技術：
目前大部分控制器均使用性能較低的主控晶片，人機互動多採用鍵盤輸入，因而存在輸出電壓精度低、輸出波形差、轉換效率不高、系統可靠性低、調試維護困難、器件易老化、易受環境影響產生溫漂、控制系統穩定性差、製造成本高、產品軟體升級困難以及監控通信功能有限、安全可靠性差等缺點，不能滿足社會發展的要求。
實用新型內容本實用新型技術任務是針對上述技術中不足，提供一種離網智能型光伏控制器。本實用新型解決技術問題所採用技術方案是包括功率板、主控板、通信監控板和人機互動板。所述功率板上設有輸入濾波電路，輸入輸出電路間連有Buck降壓電路；所述主控板上設有DSP主控電路、信號採樣處理電路和蓄電池溫度採集電路，該信號採樣處理電路包括電壓採樣處理電路和電流採樣處理電路；所述人機互動板上設有觸控螢幕、指示燈。 所述DSP主控電路通過A/D分別與電壓和電流採樣處理電路相連，同時所述DSP主控電路還通過ePWM分別與Buck降壓電路相連，同時所述DSP主控電路還通過SPIA與蓄電池溫度採集電路相連。所述Buck電路上還設有過熱保護電路，過熱保護採用熱敏電阻檢測控制器功率器件的溫度，使得隨著溫度的升高風扇轉速越來越快，當控制器散熱片溫度降到一定值時停止風扇轉動，降低損耗。所述通訊監控板上設有單片機通信主控電路、通訊電路、機箱溫度採集電路，其中單片機通信主控電路和DSP主控電路通過SPIB通信接口相連完成上下行數據通信。通訊電路上設有RS485通訊電路和GSM/GPRS通訊電路，其中RS485、GSM/GPRS通訊可以將採集的數據上傳到PC機等上位機，可以實現運行數據檢測和遙控。本實用新型所能帶來的有益效果是(1)功能齊全。採用DSP28035晶片和STC單片機作為主控晶片，數字控制方式，易於維護、可升級軟體、控制精度高、實時性好，提高了系統的可靠性；(2)本實用新型具有對蓄電池的三階段智能充電管理，即①恆流充電階段，②恆壓充電階段，③浮充充電階段，其中在恆流充電階段加入MPPT功能，實現光伏電池的最大功率點跟蹤，提高光伏利用率；(3)本實用新型採用Buck電路實現降壓，由於沒有變壓器的存在，大大降低了控制器的體積和重量，外形美觀、體積小；(3)通訊功能強，能夠通過RS485接口實現現場監控模塊和GSM/GPRS模塊對運行數據檢測與遙控等功能；(4)新穎的可視化界面和安全密鑰，採用TFT觸控螢幕顯示控制器運行時各個電量參數，直觀性更好；並通過觸控螢幕實現控制器參數的設定修改，並具有了設置權限密鑰管理。
圖1為本實用新型的原理結構框圖；圖2為功率板電路原理圖；圖3為主控板電路原理圖；圖4為信號採樣處理電路原理圖圖5為蓄電池溫度採樣電路原理圖圖6為功率器件自動作保護關係圖；圖7為監控通訊板電路原理圖；圖8為人機互動板電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型做以下詳細說明如圖1所示，離網智能型光伏控制器，包括功率板、主控板和通信監控板。所述功率板上設有輸入濾波電路、輸入輸出電路間連有Buck降壓電路；所述主控板上設有DSP主控電路和信號採樣處理電路，該信號採樣處理電路包括電壓採樣處理電路和電流採樣處理電路；所述通信監控板上有單片機通信主控電路和通訊電路；所述人機互動板上設有觸控螢幕、指示燈。所述主控板DSP主控電路通過A/D分別與電壓和電流採樣處理電路相連，同時所述主控板DSP主控電路還通過ePWM與Buck降壓電路相連同時所述DSP主控電路還通過 SPIA與蓄電池溫度採集電路相連。圖2為功率板主電路原理圖，直流電壓經過輸入濾波電路濾波後，通過Buck電路降壓，變為幅值穩定的電壓，給負載和蓄電池進行供電。所述Buck電路上還設有過熱保護電路，過熱保護採用熱敏電阻檢測控制器功率器件的溫度，隨著溫度的升高風扇轉速越來越快，當散熱片溫度降到一定值時停止風扇轉動，降低損耗。本實用新型採用Buck電路降壓的方式，由於不需要變壓器，大大降低了控制器的體積和重量。圖3為主控板主控電路原理圖。主控板主控電路主要包括快速高效的DSP控制器 (TMS320F28035)、信號採樣電路和蓄電池溫度採集電路。圖中，JP4為編程接口，可以通過該接口在出廠後方便地進行系統程序的更新。DSP主控電路為主控板的核心部件，它負責採集信號採樣電路傳來的各路模擬信號，並進行數據處理，根據需要實時改變輸出PWM脈衝的寬度，進而改變輸出電壓的幅值，同時為顯示提供必要的內、外部信息，通過顯示電路將控制器的運行參數實時的顯示出來，並接收顯示模塊、通訊模塊的指令，按照要求進行信息傳輸、控制等。圖4為信號採樣處理電路原理圖。本實用新型主要對光伏控制器的輸入電壓、輸入電流、Buck電路輸出電壓、輸出電流以及負載電流進行採樣。控制器輸入電壓和Buck電路輸出電壓都為直流電壓，本實用新型中採用直流霍爾電壓傳感器進行採樣，然後經過電壓跟隨器接入DSP28035的A/D輸入端。直流電流採樣採用直流電流霍爾傳感器進行採樣， 然後經過電壓跟隨器接入DSP28035的A/D輸入端。[0026]圖5為蓄電池溫度採樣電路原理圖。實用新型具備對蓄電池充放電進行溫度補償的功能，需要對蓄電池溫度進行採集，本實用新型中蓄電池溫度採樣電路採用熱電偶進行溫度採樣接入DSP28035的SPIA輸入端，主控板將根據採集的蓄電池溫度對蓄電池的充放電管理進行一定的溫度補償。。圖6為功率器件自動作保護關係圖。如圖所示，包括直流輸入側過壓保護和欠壓保護，直流輸出側過載保護和短路保護，都可以通過控制器自身的DSP和功率器件實現。當出現直流輸入欠壓、直流輸入過壓、輸出過載以及輸出短路四種故障之一時，主控板主控電路禁止PWM脈衝輸出，使功率器件關斷，從而達到保護控制器的目的。圖7為通信監控主板電路原理圖。所述通信監控主板上設有單片機通信主控電路、通訊電路、機箱溫度採集電路，其中單片機通信主控電路實現和DSP主控電路的數據交換；通訊電路包括RS485現場監控和GSM/GPRS通訊電路，可以將通信主控電路從和DSP主控電路獲取的控制器運行信息上傳到PC機等上位機，還可以實現運行數據檢測和遙控。機箱溫度採集電路採集機箱溫度，實現對控制器機箱的過熱保護。圖8為人機互動板電路原理圖，包括觸控螢幕、指示燈等。觸控螢幕顯示模塊與主控板主控電路之間採用TTL電平進行通訊，無需任何通訊收發器晶片，簡單可靠。綜上所述，本實用新型採用DSP28035晶片和STC單片機作為主控晶片，控制系統的性能大大提高，易於維護、軟體可升級、控制精度高、實時性好，提高了系統的可靠性。本實用新型設了結合MPPT的三階段智能充電模式①恆流充電階段，②恆壓充電階段，③浮充充電階段。在第一階段恆流充電階段中加入MPPT充電過程，這些功能可以滿足各種用電設備的要求。同時本實用新型採用先Buck電路降壓，由於沒有變壓器的存在，大大降低了控制器的體積和重量，外形美觀、體積小，且輸入電壓範圍寬、輸出精度好、波形質量好。另外本實用新型通訊功能強，能夠實現運行數據檢測與遙控等功能，另外採用了 TFT+LCD顯示控制器運行時各個電路參數，形成良好的可視化界面，直觀性更好。
權利要求1.一種離網智能型光伏控制器，其特徵在於包括功率板、主控板、通信監控板和人機互動板，所述功率板上設有輸入濾波電路，輸入輸出電路間連有Buck降壓電路；所述主控板上設有DSP主控電路、信號採樣處理電路和蓄電池溫度採集電路，該信號採樣處理電路包括電壓採樣處理電路和電流採樣處理電路；所述人機互動板上設有觸控螢幕、指示燈；所述通訊監控板上設有單片機通信主控電路、通訊電路、機箱溫度採集電路，其中單片機通信主控電路和DSP主控電路通過SPI通信接口相連完成上下行數據通信。
2.根據權利要求1所述的離網智能型光伏控制器，其特徵在於所述Buck電路上還設有過熱保護電路。
3.根據權利要求1所述的離網智能型光伏控制器，其特徵在於所述DSP主控電路採用 TMS320M8035 晶片。
專利摘要一種離網智能型光伏控制器，其特徵在於包括功率板、主控板、通信監控板和人機互動板，所述功率板上設有輸入濾波電路，輸入輸出電路間連有Buck降壓電路；所述主控板上設有DSP主控電路、信號採樣處理電路和蓄電池溫度採集電路，該信號採樣處理電路包括電壓採樣處理電路和電流採樣處理電路；所述人機互動板上設有觸控螢幕、指示燈；所述通訊監控板上設有單片機通信主控電路、通訊電路、機箱溫度採集電路，其中單片機通信主控電路和DSP主控電路通過SPI通信接口相連完成上下行數據通信。
文檔編號H02N6/00GK202334375SQ20112045238
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者孔令成, 孫佑宣, 王文棟, 閆紹敏, 馬強 申請人:山東聖陽電源股份有限公司