一種戶用防逆流控制器的製造方法

2023-06-25 04:38:16 1

一種戶用防逆流控制器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種戶用防逆流控制器，包括：包括中央處理器、電壓過零檢測模塊、可控矽控制模塊和電源模塊，所述中央處理器分別與電壓過零檢測模塊、可控矽控制模塊和電源模塊電連接。本實用新型屬於光伏產品，可以防止小型光伏發電系統直接上網，影響電網的質量，同時又不影響電網直接接入發電系統，保證發電量不夠用時隨時從電網獲得補給。該戶用防逆流控制器，簡單、方便、可靠、便宜，很適合戶用。
【專利說明】一種戶用防逆流控制器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種光伏發電產品，特別是涉及一種戶用防逆流控制器。
【背景技術】
[0002]三十年來我國經濟快速增長，各項建設取得巨大成就，但也付出了巨大的資源和環境被破壞的代價，群眾對環境汙染問題反應強烈。傳統能源的消耗量越來越大，溫室氣體排放引起全球氣候變暖，備受國際社會廣泛關注。太陽能作為一種優越的無汙染、可再生能源受到世界各國的重視，發達國家都在大力發展光伏產業。在我國，為了引導人們廣泛的應用光伏，國家出臺了一系列政策，希望把獨立光伏發電系統推廣到千家萬戶。在光伏自給式發電系統中，供電部門為了保護電網不受汙染和影響，不允許自給式光伏發電系統向電網送電，這就需要用到一種設備一戶用防逆流控制器，該控制器只允許電網的電輸送給用戶，不允許用戶側多餘的電輸送給電網，而目前這種設備一般比較大型、價格昂貴，難於滿足戶用自給式光伏發電系統的推廣需要，這裡給出一種經濟、簡單、實用、可靠的戶用光伏發電系統管理器，以推動光伏發電系統迅速走進億萬家庭。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在於提供一種用防逆流控制器，該戶用防逆流控制器保證供電電網的電輸送給用戶，而禁止用戶端光伏發電側多餘的電輸送給電網，可以保護電網不受汙染和影響。
[0004]為實現上述目的，本實用新型所採取的技術方案如下:本實用新型戶用防逆流控制器包括中央處理器、電壓過零檢測模塊、可控矽控制模塊和電源模塊，所述中央處理器分別與電壓過零檢測模塊、可控矽控制模塊和電源模塊電連接。
[0005]進一步地，本實用新型所述電壓過零檢測模塊包括線性光偶U9、第一限流電阻R2、整流二極體D4、濾波電容ClO和上拉電阻Rl，所述線性光偶U9的第I腳分別與中央處理器的P3.3腳和上拉電阻Rl的第一端電連接，線性光偶U9的第2腳分別與濾波電容ClO的一端和電源模塊的電源地電連接，濾波電容ClO的另一端與上拉電阻Rl的第一端電連接，線性光偶U9的第3腳和供電電網的N線連接，線性光偶U9的第4腳與整流二極體D4的輸出端電連接；所述整流二極體D4的輸入端與第一限流電阻R2的一端電連接，第一限流電阻R2的另一端與供電電網的火線電連接，上拉電阻Rl的第二端與電源模塊的電源VCC電連接。
[0006]本實用新型當電壓過零檢測模塊檢測到電網的火線電壓運行到零點時，電壓過零檢測模塊能夠向中央處理器的具有外中斷功能的管腳發送脈衝，使中央處理器產生中斷；
[0007]當中央處理器產生中斷時，在供電電網的電壓正半周時，中央處理器控制可控矽控制模塊的正向可控矽導通，並控制反向可控矽關閉；在供電電網的電壓負半周時，中央處理器I控制可控矽控制模塊的正向可控矽關閉，並控制反向可控矽導通。
[0008]進一步地，本實用新型所述可控矽控制模塊包括兩組可控矽控制電路，第一組可控矽控制電路包含正向可控矽BTAl、第一光耦U3和第一限流電阻R5，正向可控矽BTAl的第一腳同時與光伏發電系統的火線LI和電源模塊中的第三整流橋D3的第二腳電連接，正向可控矽BTAl的第二腳與供電電網的火線L電連接，正向可控矽BTAl的第三腳與第一光耦U3的第一腳電連接，第一光耦U3的第二腳與電源模塊中的第三整流橋D3的第四腳電連接，第一光耦U3的第三腳與電源模塊的第一整流橋Dl的第二腳電連接，第一光耦U3的第四腳與第一限流電阻R5的一端電連接，第一限流電阻R5的另一端與第一三極體Ql的集電極C電連接，第一三極體Ql的發射極E與電源模塊的電源地電連接，第一三極體Ql的基極B和第四電阻R4的一端電連接，第四電阻R4的另一端與中央處理器的一個具有I/O功能的管腳Jl電連接；
[0009]第二組可控矽控制電路包含反向可控矽BTA2、第二光耦U4和第二限流電阻R6，反向可控矽BTA2的第一腳同時與供電電網的火線L和電源模塊中的第三整流橋D3的第二腳電連接，反向可控矽BTA2的第二腳與光伏發電系統的火線LI電連接，反向可控矽BTA2的第三腳與第二光耦U4的第一腳電連接，第二光耦U4的第二腳與電源模塊中的第二整流橋D2的第四腳電連接，第二光耦U4的第三腳與電源模塊的第一整流橋Dl的第二腳電連接，第二光耦U4的第四腳與第二限流電阻R6的一端電連接，第二限流電阻R6的另一端與第二三極體Q2的集電極C電連接，第二三極體Q2的發射極E與電源模塊的電源地電連接，第二三極體Q2的基極B和第三電阻R3的一端電連接，第三電阻R3的另一端和與中央處理器的另一個具有I/O功能的管腳J2電連接。
[0010]進一步地，本實用新型還包括無線RWNS通訊模塊，所述中央處理器、電源模塊分別與無線RWNS通訊模塊電連接；所述無線RWNS通訊模塊用於將來自上位機的控制命令發送給中央處理器，中央處理器能夠根據該控制命令將光伏發電系統從供電電網上斷開而脫離供電電網運行。
[0011]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:本實用新型屬於光伏產品，可以防止小型光伏發電系統直接上網，影響電網的質量，同時又不影響電網直接接入發電系統，保證發電量不夠用時隨時從電網獲得補給；可採用無線通訊傳輸數據，無需布通訊線，施工方便。該戶用防逆流控制器結構簡單、使用方便、可靠、成本低，很適合戶用，更加適合我們的國情。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的結構示意框圖；
[0013]圖2是本實用新型的一種中央處理器的電路原理圖；
[0014]圖3是本實用新型的一種電壓過零檢測模塊的電路原理圖；
[0015]圖4是本實用新型的一種可控矽控制模塊的電路原理圖；
[0016]圖5是本實用新型的一種電源模塊的電路原理圖；
[0017]圖6是本實用新型的一種中央處理模塊與無線RWNS通訊模塊的電路連接關係圖；
[0018]圖7是220V交流電的過零波形圖。
【具體實施方式】[0019]參見圖1，本實用新型戶用防逆流控制器主要包括中央處理器1、電壓過零檢測模塊2、可控矽控制模塊3、電源模塊4、無線RWNS通訊模塊5，所述中央處理器I分別與電壓過零檢測模塊2、可控矽控制模塊3、電源模塊4、無線RWNS通訊模塊5電連接。
[0020]參見圖2，中央處理器I採用具有一定存儲容量的單片機即可。作為本實用新型第一種實施方式，如圖2所示，Ul選用的是ATMEL公司生產的AT2501晶片；Y1是單片機的外晶振，選用11.0592MHz的晶振即可；C7和C8是外晶振的匹配電容，可選用20PF。晶振Y1、電容C9和ClO組成單片機Ul的振蕩器。電阻Rl和電容C9構成一個上電復位電路，保證單片機上電後能可靠復位，保證單片機可靠地開始工作。這部分電路是核心，中央處理器I的P3.3腳(第7腳)與電壓過零檢測模塊2中的線性光耦U5第一腳電連接；中央處理器I的Pl.3 (第15腳)、Pl.5腳分別與可控矽控制模塊3的電阻R5、R6電連接。
[0021]作為本實用新型的一種實施方式，如圖3所示，電壓過零檢測模塊2包括線性光偶U9、第一限流電阻R2、整流二極體D4、濾波電容ClO和上拉電阻R1，線性光偶U9的第I腳分別與中央處理器I的P3.3腳和上拉電阻Rl的第一端電連接，線性光偶U9的第2腳分別與濾波電容ClO的一端和電源模塊4的電源地電連接，濾波電容ClO的另一端與上拉電阻Rl的第二端電連接,線性光偶U9的第3腳和供電電網的N線連接，線性光偶U9的第4腳與整流二極體D4的輸出端電連接；整流二極體D4的輸入端與第一限流電阻R2的一端電連接，第一限流電阻R2的另一端與供電電網的火線電連接，上拉電阻Rl的另一端與電源模塊4的電源VCC電連接。
[0022]線性光偶U9可選用817B型號。限流電阻R2可選用阻值為100K功率為IW的電阻。整流二極體D4可選用IN4007型號，目的是把交流變直流。上拉電阻Rl可選用阻值為30K功率為1/8W的普通電阻。濾波電容ClO可選用0.1uF普通電容。電壓過零檢測模塊2的作用是當供電電網的電壓(正弦波)過零時，在中央處理器I的具有外中斷功能的腳(如圖2所示的P3.3腳)上產生一個下降沿。中央處理器I在這個下降沿到來時，引發中斷，實施控制的功能。如圖7所示，電壓過零檢測模塊2在電壓運行時會在B、D點(電壓過零點)產生一個下降沿。
[0023]作為本實用新型的一種實施方式，如圖4所示，可控矽控制模塊3包括兩組可控矽控制電路。其中，第一組可控矽控制電路包含正向可控矽BTAl (從供電電網到光伏發電系統的方向為正向)、第一光I禹U3和第一限流電阻R5,正向可控娃BTAl的第一腳同時與光伏發電系統的火線LI和電源模塊4中的第三整流橋D3的第二腳電連接，正向可控矽BTAl的第二腳與供電電網的火線L電連接，正向可控矽BTAl的第三腳與第一光耦U3的第一腳電連接，第一光耦U3的第二腳與電源模塊4中的第三整流橋D3的第四腳電連接，第一光耦U3的第三腳與電源模塊4的第一整流橋Dl的第二腳電連接，第一光耦U3的第四腳與第一限流電阻R5的一端電連接，第一限流電阻R5的另一端與第一三極體Ql的集電極C電連接，第一三極體Ql的發射極E與電源模塊4的電源地電連接，第一三極體Ql的基極B和第三電阻R4的一端電連接，第三電阻R4的另一端與中央處理器I的一個具有I/O功能的管腳Jl電連接。
[0024]第二組可控矽控制電路包含反向可控矽BTA2(從光伏發電系統到供電電源的方向為反向)、第二光I禹U4和第二限流電阻R6。其中，反向可控娃BTA2的第一腳同時與供電電網的火線L和電源模塊4中的第三整流橋D3的第二腳電連接，反向可控矽BTA2的第二腳與光伏發電系統的火線LI電連接，反向可控矽BTA2的第三腳與第二光耦U4的第一腳電連接，第二光耦U4的第二腳與電源模塊4中的第二整流橋D2的第四腳電連接，第二光耦U4的第三腳與電源模塊4的第一整流橋Dl的第二腳電連接，第二光耦U4的第四腳與第二限流電阻R6的一端電連接，第二限流電阻R6的另一端與第二三極體Q2的集電極C電連接，第二三極體Q2的發射極E與電源模塊4的電源地電連接，第二三極體Q2的基極B和第四電阻R3的一端電連接，第四電阻R3的另一端和與中央處理器I的另一個具有I/O功能的管腳J2電連接。
[0025]可控矽BTAl和可控矽BTA2可選用可控矽ATMEL449，第一光耦U3和第二光耦U4可選用M0C3021，第一限流電阻R5和第二限流電阻R6可選用阻值為IK功率為1/8W的普通電阻。第一三極體Q1、第二三極體Q2可選用PE8050三極體，第三電阻R3、第四R4可選用阻值為2K功率為1/8W的普通電阻。圖4所示的可控矽控制模塊3實際上就是兩個反並聯的單向可控矽控制電路，其中，第一組可控矽控制電路控制正嚮導通電流，第二組可控矽控制電路控制反嚮導通電流，通過可控矽控制模塊3可以實現電流的單方向流動。
[0026]圖5示出了電源模塊4的一種通用電路實施方式，也可選用杭州源牌科技有限公司生產的YRP04模塊。如圖5所示，在電源模塊4中，Tl是一個變壓器，作用是把AC220V變成兩組AC5V，可選用的是功率為2W的兩組輸出均為5V的普通低頻變壓器；第一整流橋D1、第二整流橋D2、第三整流橋D3可選用MB6S，第二電容C2為濾波電容，可選用0.1uF普通電容；第一電容Cl、第五電容C5、第六電容C6為穩壓電容，均可選用1000Uf/25V普通電解電容；U2為三端穩壓晶片7805，可選用ST (意法半導體)公司生產的ST7805 ;第四電容C4為濾波電容，可選用0.1uF普通電容；第三電容C3為穩壓電容，可選用220Uf/16V普通電解電容；電源模塊4可為整個儀表提供可靠穩定工作電源。其中VAl是提供給可控矽BTAl的正向偏壓，VA2是提供給可控矽BTA2的正向偏壓，目的是保證可控矽BTAl和可控矽BTAl可靠導通。
[0027]使用線LI連接到可控矽BTl的第一腳和可控矽BT2的第二腳，供電電網與光伏發電系統具有完全相同的相位和頻率。如圖7所示，供電電網的電壓波形圖是一個正弦波，當供電電網的電壓運行到B點，電壓過零檢測模塊2會在中央處理器I的P3.3腳上產生一個下降沿，引發中央處理器I產生中斷(外中斷可設置為最高優先級);中央處理器I開始執行中斷程序，控制可控矽控制模塊3控制可控矽BTAl導通(中央處理器I的Pl.5腳等於1)，中央處理器I控制可控矽BTA2的關閉(中央處理器I的Pl.3腳等於0)，在電源的這個負半周內(B點到C點也就是0.01秒-0.02秒)電流只能從LI流動到L (也就是電能只能從供電電網輸送給光伏發電系統)，到了 C點(0.02秒)後中央處理器I開始控制可控矽控制模塊3，控制可控矽BTAl關斷(中央處理器I的Pl.5腳等於0)，控制可控矽BTA2導通(中央處理器I的Pl.3腳等於I )，在電源的這個正半周內(C點到D點也就是0.02秒-0.03秒)，電流只能通過BTA2單向從L流動到LI (也就是電能只能從供電電網輸送給光伏發電系統)，電源下個周期到來時(在D點也就是0.03秒)，電壓過零檢測模塊2重新在中央處理器I的P3.3腳上產生一個下降沿。繼續重複以上的控制，就是這樣周而復始地控制電流的單向流動，實現電能只能從供電電網輸送給戶用光伏發電系統，禁止戶用光伏發電系統把多餘的電能輸送給電網，達到防逆流的控制目的。
[0028]如果進一步將中央處理器1、電源模塊4分別與無線RWNS通訊模塊5電連接，則中央處理器I可以定時地將自身的運行參數和故障等各種信息通過無線RWNS通訊模塊5傳輸給上位機，同時通過無線RWNS通訊模塊5接收來自上位機的控制命令(如將光伏發電系統從供電電網上斷開而脫離供電電網運行等)，從而實現安全的目的。無線RWNS通訊模塊5可選用杭州源牌環境科技有限公司生產的無線RWNS通訊模塊。如圖6所示，中央處理器I的11腳、9腳、8腳、6腳、14腳、13腳、12腳分別對應地與無線RWNS通訊模塊5的I腳、2腳、3腳、4腳、5腳、6腳、7腳電連接。無線RWNS通訊模塊5的8腳、9腳分別對應地與電源模塊4的電源VCC和地電連接。
【權利要求】
1.一種戶用防逆流控制器，其特徵在於:包括中央處理器(I)、電壓過零檢測模塊(2)、可控矽控制模塊(3)和電源模塊(4)，所述中央處理器(I)分別與電壓過零檢測模塊(2)、可控矽控制模塊(3)和電源模塊(4)電連接。
2.根據權利要求1所述的戶用防逆流控制器，其特徵在於:所述電壓過零檢測模塊(2)包括線性光偶U9、第一限流電阻R2、整流二極體D4、濾波電容ClO和上拉電阻R1，所述線性光偶U9的第I腳分別與中央處理器(I)的P3.3腳和上拉電阻Rl的第一端電連接，線性光偶U9的第2腳分別與濾波電容ClO的一端和電源模塊(4)的電源地電連接，濾波電容ClO的另一端與上拉電阻Rl的第一端電連接,線性光偶U9的第3腳和供電電網的N線連接，線性光偶U9的第4腳與整流二極體D4的輸出端電連接；所述整流二極體D4的輸入端與第一限流電阻R2的一端電連接，第一限流電阻R2的另一端與供電電網的火線電連接，上拉電阻Rl的第二端與電源模塊(4)的電源VCC電連接。
3.根據權利要求1或2所述的戶用防逆流控制器，其特徵在於:所述可控矽控制模塊(3)包括兩組可控矽控制電路，第一組可控矽控制電路包含正向可控矽BTA1、第一光耦U3和第一限流電阻R5,正向可控娃BTAl的第一腳同時與光伏發電系統的火線LI和電源模塊(4)中的第三整流橋D3的第二腳電連接，正向可控矽BTAl的第二腳與供電電網的火線L電連接，正向可控娃BTAl的第三腳與第一光稱U3的第一腳電連接,第一光稱U3的第二腳與電源模塊(4)中的第三整流橋D3的第四腳電連接，第一光耦U3的第三腳與電源模塊(4)的第一整流橋Dl的第二腳電連接，第一光耦U3的第四腳與第一限流電阻R5的一端電連接，第一限流電阻R5的另一端與第一三極體Ql的集電極C電連接,第一三極體Ql的發射極E與電源模塊(4)的電源地電連接，第一三極體Ql的基極B和第四電阻R4的一端電連接，第四電阻R4的另一端與中央處理器(I)的一個具有I/O功能的管腳Jl電連接； 第二組可控矽控制電路包含反向可控矽BTA2、第二光耦U4和第二限流電阻R6，反向可控矽BTA2的第一腳同時與供電電網的火線L和電源模塊(4)中的第三整流橋D3的第二腳電連接，反向可控矽BTA2的第二腳與光伏發電系統的火線LI電連接，反向可控矽BTA2的第三腳與第二光耦U4的第一腳電連接，第二光耦U4的第二腳與電源模塊(4)中的第二整流橋D2的第四腳電連接，第二光耦U4的第三腳與電源模塊(4)的第一整流橋Dl的第二腳電連接，第二光耦U4的第四腳與第二限流電阻R6的一端電連接，第二限流電阻R6的另一端與第二三極體Q2的集電極C電連接，第二三極體Q2的發射極E與電源模塊(4)的電源地電連接，第二三極體Q2的基極B和第三電阻R3的一端電連接，第三電阻R3的另一端和與中央處理器(I)的另一個具有I/O功能的管腳J2電連接。
4.根據權利要求1或2所述的戶用防逆流控制器，其特徵在於:還包括無線RWNS通訊模塊(5)，所述中央處理器(I)、電源模塊(4)分別與無線RWNS通訊模塊(5)電連接。
5.根據權利要求3所述的戶用防逆流控制器，其特徵在於:還包括無線RWNS通訊模塊(5 )，所述中央處理器(I )、電源模塊(4 )分別與無線RWNS通訊模塊(5 )電連接。
【文檔編號】H02J3/38GK203826983SQ201420116461
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月15日 優先權日:2014年3月15日
【發明者】朱好仁, 曾林春, 陳資博, 蘇森良 申請人:杭州國電能源環境設計研究院有限公司