太陽能與交流電交替供電的控制電路的製作方法
2023-05-10 15:20:16
專利名稱：太陽能與交流電交替供電的控制電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能和交流電交替供電節能設備，這裡特指太陽能與交流電交 替對燈板進行供電的控制電路。
背景技術：
目前，為了節省能源，公路上交通信號燈進行太陽能供電改造。目前，交通信號燈 的太陽能供電採用光伏板採集的電能對蓄電池進行充電後再經逆變器逆變為220V供給信 號機使用的方法，造成轉換率極低，只達到20%的轉換率，這裡說的20%轉換率是在線轉 換率，即是用於存儲太陽電能的蓄電池被充滿時，光伏板採集到的電能已不需對蓄電池進 行充電而是直接進入逆變器進行逆變供信號主機應用，由於在逆變的過程中電能的損耗巨 大，只有20%的電能送到信號主機使用。另外，太陽能電池板對蓄電池進行充電的時間需要很久，而放電時卻很快就放完 電，說明能進行有效充電的成份很少。為了改進這個缺點，現有技術另一技術方式為採用蓄 電池的分組充電技術，提高太陽能電池板對蓄電池的充電效率，其次是市電對後備電源蓄 電池充電時的自動調節充電電流電路，充滿電後自動斷開充電電源，以達到保護後備電源 蓄電池及節省市電電能的作用。再次，除掉逆變器(因其轉換電路有停止供電2秒的缺點， 加上UPS已具備逆變功能)，加上些控制電路，主要目的是系統使用太陽能供電時，斷開市 電對UPS的供電，節省市電電能。但是，經過信號機控制後送至燈具燈板的過程中，還必須 經過降壓處理，這其中的轉換率也低於60%。這只是理論上的數值，現場應用及測量顯示 其轉換率還要低，也就是說，光伏板採集到的電能，只有10%以下的電能送至信號燈具的燈 板使用(經過綜合計算後，應該只有5%左右)。顯然現有技術太陽能在路口用電中的作用 微無其微。在交通信號燈進行太陽能供電過程中，市電供電方式與太陽能供電方式的相互轉 換電路進行控制。電路作為市電供應方式與逆變供應方式的相互轉換，同時也包含了備用 電池供電與光伏板供電方式的相互轉換。由於其低壓部分最終需經逆變器逆變後再送往燈 具變壓器降壓才送至燈具LED燈板使用，轉換率極低的情況無法避免。交通信號機必須採 用交流電220V供電才能正常工作，採逆變供電方式與市電供應方式的相互轉換的部分，而 且由UPS電源來完成，在這個過程中，市電供應方式處於優先供應權，供應整個交通信號系 統的正常用電。而轉到逆變供電方式時，逆變部分只負責供應交通信號主機的正常用電，前 端的燈具部分由另外的轉換電路來完成，即是燈具使用的220V電源(市電供應方式或者 逆變供應方式)與太陽能供電方式的相互轉換，在這個過程中，太陽能供電方式處於供電 優先權。太陽能供電方式只經過限流處理直接送至燈具的LED燈板，不經過逆變與降壓過 程，因而大地提高了太陽能的使用效率，除了部分的線耗和限流產生的熱耗外，其餘的太陽 能電能都送至燈具LED燈板使用，剩餘部分存貯在蓄電池中，以供陽光不佳時使用。由於交 通信號控制的開關量較高，採用光耦開關元件，基本解決了因開關量較高而出現誤動作的 現象，而兩種電源相互轉換且需配合LED燈具電路板上的兩種接法(因兩種電源的電壓不同，太陽能電壓24V ；燈具變壓器電壓39V)的相互轉換的同時進行，至少需用兩個多觸點 的繼電器來完成。經過測試，雖然可以達到轉換的目的，但電路自身耗電較高，耗電較高的 轉換電路的節能效果差。因此，在轉換電路中，必須適合高頻率的開關量；自身耗電低，以達 到節能轉換的目的；再次，兩種電源不相互幹擾運行。
發明內容
本發明的目的在於針對交通信號燈的太陽能應用中電能轉化率低缺點，提供一種 可以大大提高太陽能電能轉化率的太陽能與交流電交替供電的控制電路。本發明提供的太陽能與交流電交替供電的控制電路，其中交流電供電電路包括降 壓整流電路、光耦合器、可控矽、自耦變壓器和LED燈板，電路中設有反向器IC(CD4069)，反 向器IC(CD4069)通過設有控制交流電供電電路的光耦合器的場效應1(IRF540)和控制電 源能蓄電池供電的場效應管Q2 (IRF540)，場效應管Ql和場效應管Q2採用電壓觸發方式，反 向器IC (⑶4069)為場效應管Ql和場效應管Q2的觸發主要元件，場效應管Ql通過場光耦 合器隔離信號及可控矽來配合來控制自耦變壓器，以控制LED燈板供電。所述的LED燈板採用24V電壓進行供電，採用2組LED燈並聯，並外加電阻進行限 流。本發明的有益效果在於由於採用場效應管Q1、Q2，其極限電流較高，約30A，觸發 方式採用電壓觸發方式，因其觸發極G極的內阻極高，幾乎沒有電流通過，觸發過程幾乎不 耗電，採用反向器IC(⑶4069)來作場效應管Ql、Q2的觸發主要元件，採用光耦合器隔離信 號元件，加上採用可控矽來控制燈具的自耦變壓器的開啟與關閉。通過測試多次後，該電路 仍然運行效果極佳。
下面結合附圖對發明做進一步的說明附圖1為本發明電路圖；附圖2為本發明的燈板電路具體實施例方式以下所述僅為體現本發明原理的較佳實施例，並不因此而限定本發明的保護範圍。交通信號燈是道路暢通重要保證，為了節約電能，我們採用太陽嫩電池板和市電 供電方式交通進行交通信號燈進行供電。在供電過程中，市電與太陽能供電方式的相互轉 換電路進行控制。電路作為市電供應方式與逆變供應方式的相互轉換，同時也包含了備用 電池供電與光伏板供電方式的相互轉換。交通信號機必須採用交流電220V供電才能正常 工作，採逆變供電方式與市電供應方式的相互轉換的部分，而且由UPS電源來完成，在這個 過程中，市電供應方式處於優先供應權，供應整個交通信號系統的正常用電。而轉到逆變供 電方式時，逆變部分只負責供應交通信號主機的正常用電，前端的燈具部分由另外的轉換 電路來完成，即是燈具使用的220V電源(市電供應方式或者逆變供應方式)與太陽能供電 方式的相互轉換，在這個過程中，太陽能供電方式處於供電優先權。太陽能供電方式只經過限流處理直接送至燈具的LED燈板，不經過逆變與降壓過程，因而大地提高了太陽能的使 用效率，除了部分的線耗和限流產生的熱耗外，其餘的太陽能電能都送至燈具LED燈板使 用，剩餘部分存貯在蓄電池中，以供陽光不佳時使用。由於交通信號控制的開關量較高，採用光耦合器關元件，基本解決了因開關量較 高而出現誤動作的現象，而兩種電源相互轉換且需配合LED燈具電路板上的兩種接法，因 兩種電源的電壓不同，太陽能電壓24V供電；燈具變壓器電採用39V)的相互轉換的同時進 行，至少需用兩個多觸點的繼電器來完成。經過測試，雖然可以達到轉換的目的，但電路自 身耗電較高，耗電較高的轉換電路的節能效果差。因此，在轉換電路中，必須適合高頻率的 開關量；自身耗電低，以達到節能轉換的目的；再次，兩種電源不相互幹擾運行。本發明公開的太陽能與交流電交替供電的控制電路，見圖1和圖2所示，其中交流 電供電電路包括降壓整流電路1、光耦合器2、可控矽3、自耦變壓器4和LED燈板5，電路中 設有反向器IC (⑶4069)，反向器IC (⑶4069)通過設有控制交流電供電電路的光耦合器的 場效應Ql (IRF540)和控制電源能蓄電池供電的場效應管Q2 (IRF540)，場效應管Ql和場效 應管Q2採用電壓觸發方式，反向器IC(CD4069)為場效應管Ql和場效應管Q2的觸發主要 元件，場效應管Ql通過場光耦合器2隔離信號及可控矽3來配合來控制自耦變壓器4，以控 制LED燈板5供電。所述的LED燈板5採用24V電壓進行供電，採用2組LED燈並聯，並外加電阻進行限流。場效應管Ql、Q2的極限電流較高，約30A，觸發方式採用電壓觸發方式，因其觸發 極G極的內阻極高，幾乎沒有電流通過，觸發過程幾乎不耗電，但要求處於關斷狀態時，觸 發G極的電壓必須歸零。為此，我們採用反向器IC(⑶4069)來作場效應管Q1、Q2的觸發主 要元件，採用光耦合器2作隔離信號元件，加上採用可控矽3來控制燈具的自耦變壓器4的 開啟與關閉。通過測試多次後，該電路仍然運行效果極佳。
權利要求
太陽能與交流電交替供電的控制電路，其中交流電供電電路包括降壓整流電路、光耦合器、可控矽、自耦變壓器和LED燈板，其特徵在於電路中設有反向器IC(CD4069)，反向器IC(CD4069)通過設有控制交流電供電電路的光耦合器的場效應1和控制電源能蓄電池供電的場效應管Q2，場效應管Q1和場效應管Q2採用電壓觸發方式，反向器IC(CD4069)為場效應管Q1和場效應管Q2的觸發主要元件，場效應管Q1通過場光耦合器隔離信號及可控矽來配合來控制自耦變壓器，以控制LED燈板供電。
2.根據權利要求1所述的控制電路，其特徵在於所述的LED燈板採用24V電壓進行 供電，採用2組LED燈並聯，並外加電阻進行限流。
全文摘要
本發明涉及一種太陽能和交流電交替供電的控制電路。其中交流電供電電路包括降壓整流電路、光耦合器、可控矽、自耦變壓器和LED燈板，電路中設有反向器IC(CD4069)，六反向器IC通過設有控制交流電供電電路的光耦合器的場效應1(IRF540)和控制電源能蓄電池供電的場效應管Q2(IRF540)，場效應管Q1和場效應管Q2採用電壓觸發方式，場效應管Q1通過場光耦合器隔離信號及可控矽來配合來控制自耦變壓器，以控制LED燈板供電。場效應管的極限電流較高，其觸發極G極的內阻極高，觸發過程幾乎不耗電，採用反向器來作場效應管的觸發主要元件，採用光耦作隔離信號元件，加上採用可控矽來控制燈具的自耦變壓器的開啟與關閉。
文檔編號H05B37/02GK101977459SQ201010141438
公開日2011年2月16日 申請日期2010年4月1日 優先權日2010年4月1日
發明者陳耀祥 申請人:東莞市大一軟體科技有限公司