[发明专利]电能隔离型光伏电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏电源装置，特别是涉及一种采用发光二极管面阵光源和太阳能电池板组成电能隔离型光伏电源装置。

技术背景

在一些工业控制设备中，需要将两个系统之间的电源隔离，在传统工业控制设备中，主要采用隔离变压器的交直流转换方法进行电源隔离，以防止干扰信号进入负载电路，是一种电-电转换方式。此方法由于存在物理上的连接，特别是输入端和输出端有一定相关性，不能完全隔离干扰信号，当干扰信号电压变化幅度很高时甚至会损坏负载电路。

发明内容

本发明目的是针对现有技术中采用隔离变压器的交直流转换方法进行电源隔离方式无法完全阻断干扰信号从电源进入负载电路的缺陷，提供一种电能隔离型光伏电源装置，从物理上隔离了电磁干扰信号从电源进入负载电路。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种电能隔离型光伏电源装置，包括电源、电光转换装置、光电转换装置，电源与电光转换装置电连接、电光转换装置与光电转换装置光连接。

所述电光转换装置包括LED面光源装置或者激光器，其中LED面光源装置包括多个贴片发光二极管LED组成。

所述光电转换装置包括太阳能电池板。

从上述本发明的结构特征可以看出，其优点是：通过电-光-电的能量转换实现对负载供电，从物理上隔离了电磁干扰信号从电源进入负载电路。在高压干扰大的环境下，采用电能隔离型光伏电源系统可有效保护核心部件正常工作。

附图说明

本发明将通过附图比较以及结合实例的方式说明：

图1是本发明的结构连接图；

图2是本发明LED面光源装置中相邻两个LED间距和LED面阵光源与太阳能电池板间距的关系图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明包括电源、电光转换装置、光电转换装置，电源与电光转换装置电连接、电光转换装置与光电转换装置光连接。电光转换装置，将电源输入的电能转换成光能输出，产生能量光源。通过光密闭的传输路径将电光转换装置产生的光能全部传送给光电转换装置，光电转换装置将输入的光能转换成电能输出给负载，实现电-光-电的能量转换。其中，电光转换装置可采用发光二极管或激光器实现，光电转换装置可采用太阳能电池等硅板实现。

本发明中电光转换装置包括多个贴片高亮度发光二极管组成的LED面光源装置，光电转换装置包括太阳能电池板，LED面光源装置与太阳能电池板通过结构件平行安装；当LED面光源装置加电源发光时，太阳能电池板吸收LED面光源装置的光能，产生电压和电流，实现电-光-电的能量转换。

设计中，根据负载对电源功率的要求，选择满足能量输出要求的太阳能电池板，同时，根据所选择的太阳能电池板对光能的需要，若采用LED面阵光源作为电光转换装置，则设计LED面阵光源和LED面阵光源所需的电源；若采用激光器作为电光转换装置，则选择相应匹配于激光器的电源。

LED面阵光源的设计如图2，定义相邻两个LED间距为d，LED面阵光源与太阳能电池板间距为h，LED的光照角度为θ，理想状况下，这三个参数关系满足公式d＝2×h×tg(θ/2)。通过选定的LED特性可确定θ值，并根据LED光强与距离的关系确定合适的h值。根据计算出的d值和太阳能电池板的形状可计算出所需LED的个数，使面阵光源的光照射范围覆盖整个太阳能电池板的有效电池面积。根据计算LED的个数，将发光二极管按照合适的串并联方式连接，若计算后每行有n个LED，每列有m个LED，每个LED放光所需要的电压为xV，所需要的电流为ymA，可将每行的LED选择n1个为一组进行串联，再将每行串联后的n个LED并联，共并联(n/n1)*m路，得到给每路串联的n1个LED提供电压(x*n1)V，电流ymA，则并联(n/n1)*m路所需的LED电源功率为电压(x*n1)V，电流(y*m*n/n1)mA。假设太阳能电池板为方形，长为L，宽为W，则LED面阵光源也设计成方形阵列，每行(W/d)个LED，每列(L/d)个LED，根据适合的串-并连接，设计LED电源。例如，经过计算后每行10个LED，每列6个LED，每个LED发光需要2V/10mA，可将每行的5个LED串联，再将每行串联后的5个LED进行并联，共并联12路；则需要给每路串联的5个LED提供10V/10mA电源，并联12路所需的LED电源功率为10V/120mA。