專(zhuān)利名稱(chēng)：離網(wǎng)智能型光伏控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏控制器領(lǐng)域，尤其是一種離網(wǎng)智能型光伏控制器。
背景技術(shù)：
目前大部分控制器均使用性能較低的主控芯片，人機(jī)交互多采用鍵盤(pán)輸入，因而存在輸出電壓精度低、輸出波形差、轉(zhuǎn)換效率不高、系統(tǒng)可靠性低、調(diào)試維護(hù)困難、器件易老化、易受環(huán)境影響產(chǎn)生溫漂、控制系統(tǒng)穩(wěn)定性差、制造成本高、產(chǎn)品軟件升級(jí)困難以及監(jiān)控通信功能有限、安全可靠性差等缺點(diǎn)，不能滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明技術(shù)任務(wù)是針對(duì)上述技術(shù)中不足，提供一種離網(wǎng)智能型光伏控制器。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用技術(shù)方案是包括功率板、主控板、通信監(jiān)控板和人機(jī)交互板。所述功率板上設(shè)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(shè)有DSP主控電路、信號(hào)采樣處理電路和蓄電池溫度采集電路，該信號(hào)采樣處理電路包括電壓采樣處理電路和電流采樣處理電路；所述人機(jī)交互板上設(shè)有觸摸屏、指示燈。所述 DSP主控電路通過(guò)A/D分別與電壓和電流采樣處理電路相連，同時(shí)所述DSP主控電路還通過(guò) ePWM分別與Buck降壓電路相連，同時(shí)所述DSP主控電路還通過(guò)SPIA與蓄電池溫度采集電路相連。所述Buck電路上還設(shè)有過(guò)熱保護(hù)電路，過(guò)熱保護(hù)采用熱敏電阻檢測(cè)控制器功率器件的溫度，使得隨著溫度的升高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越來(lái)越快，當(dāng)控制器散熱片溫度降到一定值時(shí)停止風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，降低損耗。所述通訊監(jiān)控板上設(shè)有單片機(jī)通信主控電路、通訊電路、機(jī)箱溫度采集電路，其中單片機(jī)通信主控電路和DSP主控電路通過(guò)SPIB通信接口相連完成上下行數(shù)據(jù)通信。通訊電路上設(shè)有RS485通訊電路和GSM/GPRS通訊電路，其中RS485、GSM/GPRS通訊可以將采集的數(shù)據(jù)上傳到PC機(jī)等上位機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)和遙控。本發(fā)明所能帶來(lái)的有益效果是
(1)功能齊全。采用DSP28035芯片和STC單片機(jī)作為主控芯片，數(shù)字控制方式，易于維護(hù)、可升級(jí)軟件、控制精度高、實(shí)時(shí)性好，提高了系統(tǒng)的可靠性；
(2)本發(fā)明具有對(duì)蓄電池的三階段智能充電管理，即①恒流充電階段，②恒壓充電階段，③浮充充電階段，其中在恒流充電階段加入MPPT功能，實(shí)現(xiàn)光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤，提高光伏利用率；
(3)本發(fā)明采用Buck電路實(shí)現(xiàn)降壓，由于沒(méi)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(qiáng)，能夠通過(guò)RS485接口實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模塊和GSM/GPRS模塊對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)與遙控等功能；
(4)新穎的可視化界面和安全密鑰，采用TFT觸摸屏顯示控制器運(yùn)行時(shí)各個(gè)電量參數(shù)，直觀性更好；并通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn)控制器參數(shù)的設(shè)定修改，并具有了設(shè)置權(quán)限密鑰管理。


圖1為本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為功率板電路原理圖3為主控板電路原理圖； 圖4為信號(hào)采樣處理電路原理5為蓄電池溫度采樣電路原理6為功率器件自動(dòng)作保護(hù)關(guān)系圖； 圖7為監(jiān)控通訊板電路原理圖； 圖8為人機(jī)交互板電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明做以下詳細(xì)說(shuō)明
如圖1所示，離網(wǎng)智能型光伏控制器，包括功率板、主控板和通信監(jiān)控板。所述功率板上設(shè)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(shè)有DSP主控電路和信號(hào)采樣處理電路，該信號(hào)采樣處理電路包括電壓采樣處理電路和電流采樣處理電路；所述通信監(jiān)控板上有單片機(jī)通信主控電路和通訊電路；所述人機(jī)交互板上設(shè)有觸摸屏、指示燈。所述主控板DSP主控電路通過(guò)A/D分別與電壓和電流采樣處理電路相連，同時(shí)所述主控板DSP主控電路還通過(guò)ePWM與Buck降壓電路相連同時(shí)所述DSP主控電路還通過(guò) SPIA與蓄電池溫度采集電路相連。圖2為功率板主電路原理圖，直流電壓經(jīng)過(guò)輸入濾波電路濾波后，通過(guò)Buck電路降壓，變?yōu)榉捣€(wěn)定的電壓，給負(fù)載和蓄電池進(jìn)行供電。所述Buck電路上還設(shè)有過(guò)熱保護(hù)電路，過(guò)熱保護(hù)采用熱敏電阻檢測(cè)控制器功率器件的溫度，隨著溫度的升高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越來(lái)越快，當(dāng)散熱片溫度降到一定值時(shí)停止風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，降低損耗。本發(fā)明采用Buck電路降壓的方式，由于不需要變壓器，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(hào)采樣電路和蓄電池溫度采集電路。圖中，JP4為編程接口，可以通過(guò)該接口在出廠后方便地進(jìn)行系統(tǒng)程序的更新。DSP主控電路為主控板的核心部件，它負(fù)責(zé)采集信號(hào)采樣電路傳來(lái)的各路模擬信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)需要實(shí)時(shí)改變輸出PWM脈沖的寬度，進(jìn)而改變輸出電壓的幅值，同時(shí)為顯示提供必要的內(nèi)、外部信息，通過(guò)顯示電路將控制器的運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)的顯示出來(lái)，并接收顯示模塊、通訊模塊的指令，按照要求進(jìn)行信息傳輸、控制等。圖4為信號(hào)采樣處理電路原理圖。本發(fā)明主要對(duì)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(fù)載電流進(jìn)行采樣?？刂破鬏斎腚妷汉虰uck電路輸出電壓都為直流電壓，本發(fā)明中采用直流霍爾電壓傳感器進(jìn)行采樣，然后經(jīng)過(guò)電壓跟隨器接入DSP28035的A/D輸入端。直流電流采樣采用直流電流霍爾傳感器進(jìn)行采樣，然后經(jīng)過(guò)電壓跟隨器接入DSP280;35的A/D輸入端。圖5為蓄電池溫度采樣電路原理圖。發(fā)明具備對(duì)蓄電池充放電進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)墓δ埽枰獙?duì)蓄電池溫度進(jìn)行采集，本發(fā)明中蓄電池溫度采樣電路采用熱電偶進(jìn)行溫度采樣接入DSP28035的SPIA輸入端，主控板將根據(jù)采集的蓄電池溫度對(duì)蓄電池的充放電管理進(jìn)行一定的溫度補(bǔ)償。。圖6為功率器件自動(dòng)作保護(hù)關(guān)系圖。如圖所示，包括直流輸入側(cè)過(guò)壓保護(hù)和欠壓保護(hù)，直流輸出側(cè)過(guò)載保護(hù)和短路保護(hù)，都可以通過(guò)控制器自身的DSP和功率器件實(shí)現(xiàn)。當(dāng)出現(xiàn)直流輸入欠壓、直流輸入過(guò)壓、輸出過(guò)載以及輸出短路四種故障之一時(shí)，主控板主控電路禁止PWM脈沖輸出，使功率器件關(guān)斷，從而達(dá)到保護(hù)控制器的目的。圖7為通信監(jiān)控主板電路原理圖。所述通信監(jiān)控主板上設(shè)有單片機(jī)通信主控電路、通訊電路、機(jī)箱溫度采集電路，其中單片機(jī)通信主控電路實(shí)現(xiàn)和DSP主控電路的數(shù)據(jù)交換；通訊電路包括RS485現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)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(yùn)行信息上傳到PC機(jī)等上位機(jī)，還可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)和遙控。機(jī)箱溫度采集電路采集機(jī)箱溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制器機(jī)箱的過(guò)熱保護(hù)。圖8為人機(jī)交互板電路原理圖，包括觸摸屏、指示燈等。觸摸屏顯示模塊與主控板主控電路之間采用TTL電平進(jìn)行通訊，無(wú)需任何通訊收發(fā)器芯片，簡(jiǎn)單可靠。綜上所述，本發(fā)明采用DSP28035芯片和STC單片機(jī)作為主控芯片，控制系統(tǒng)的性能大大提高，易于維護(hù)、軟件可升級(jí)、控制精度高、實(shí)時(shí)性好，提高了系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明設(shè)了結(jié)合MPPT的三階段智能充電模式①恒流充電階段，②恒壓充電階段，③浮充充電階段。在第一階段恒流充電階段中加入MPPT充電過(guò)程，這些功能可以滿(mǎn)足各種用電設(shè)備的要求。同時(shí)本發(fā)明采用先Buck電路降壓，由于沒(méi)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，且輸入電壓范圍寬、輸出精度好、波形質(zhì)量好。另外本發(fā)明通訊功能強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)與遙控等功能，另外采用了 TFT+IXD顯示控制器運(yùn)行時(shí)各個(gè)電路參數(shù)，形成良好的可視化界面，直觀性更好。
權(quán)利要求
1.離網(wǎng)智能型光伏控制器，其特征在于包括功率板、主控板、通信監(jiān)控板和人機(jī)交互板，所述功率板上設(shè)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(shè)有DSP主控電路、信號(hào)采樣處理電路和蓄電池溫度采集電路，該信號(hào)采樣處理電路包括電壓采樣處理電路和電流采樣處理電路；所述人機(jī)交互板上設(shè)有觸摸屏、指示燈；所述通訊監(jiān)控板上設(shè)有單片機(jī)通信主控電路、通訊電路、機(jī)箱溫度采集電路，其中單片機(jī)通信主控電路和DSP主控電路通過(guò)SPI通信接口相連完成上下行數(shù)據(jù)通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)智能型光伏控制器，其特征在于所述Buck電路上還設(shè)有過(guò)熱保護(hù)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)智能型光伏控制器，其特征在于所述DSP主控電路采用 TMS320F280;35 芯片。
全文摘要
一種離網(wǎng)智能型光伏控制器，包括功率板、主控板、通信監(jiān)控板和人機(jī)交互板。所述功率板上設(shè)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(shè)有DSP主控電路、信號(hào)采樣處理電路和蓄電池溫度采集電路，該信號(hào)采樣處理電路包括電壓采樣處理電路和電流采樣處理電路；所述人機(jī)交互板上設(shè)有觸摸屏、指示燈。所述DSP主控電路通過(guò)A/D分別與電壓和電流采樣處理電路相連，同時(shí)所述DSP主控電路還通過(guò)ePWM分別與Buck降壓電路相連，同時(shí)所述DSP主控電路還通過(guò)SPIA與蓄電池溫度采集電路相連。本發(fā)明帶來(lái)的有益效果是(1)數(shù)字控制方式，易于維護(hù)、可升級(jí)軟件、控制精度高、實(shí)時(shí)性好；(2)恒流、恒壓、浮充三階段智能充電管理，提高光伏利用率；(3采用Buck電路實(shí)現(xiàn)降壓，大大降低了控制器的體積和重量；(3)能對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)與遙控等功能；(4)新穎的可視化界面和安全密鑰，采用TFT觸摸屏顯示控制器運(yùn)行時(shí)各個(gè)電量參數(shù)，直觀性更好；并通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn)控制器參數(shù)的設(shè)定修改。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102386809SQ201110361629
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者孔令成, 孫佑宣, 王文棟, 閆紹敏, 馬強(qiáng) 申請(qǐng)人:山東圣陽(yáng)電源股份有限公司