[实用新型]一种太阳能充电防倒灌控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种蓄电池充电装置，尤其是一种太阳能充电防倒灌控制器。

背景技术

太阳能作为一种可再生的清洁能源，在人类生产和生活中已经得到了广泛应用，如太阳能热水器、太阳能发电等。当前，以“光生伏特效应”为原理的太阳能电池的开发应用已逐步走向商业化、产业化，小功率小面积的太阳能电池已大批量出现并开始广泛应用，这种太阳能电池由光伏板、控制器和蓄电池组成，通过光伏板将太阳能转化为电能并储存到蓄电池中，同时通过控制器对充电过程进行控制。

但由于太阳能资源具有不稳定性，如以重庆为例的西南地区处于东南暖湿气流与西北冷空气的交汇地带，四季潮湿多雨且多雷电天气，是全国日照时间最短、光照强度最差、太阳能资源最不稳定的地区，若使用普通的太阳能充电器，太阳能电池板电压、电流都极不稳定，因此充电效率极低，且会因为过冲而发生蓄电池电流倒灌现象，在频繁的雷雨天气下也容易遭雷电击中而被烧毁。为了使太阳能电池能够满足我国西南地区典型气候条件的需求，不仅首先需要有防雷击设计，还对太阳能电池的输出能力和蓄电池的存储能力提出了更高的要求，因此需要设计一款转换效率高、生产成本低、使用更安全的的太阳能充电控制装置，才能解决在复杂气候条件下有效利用太阳能的问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种太阳能充电防倒灌控制器。

本实用新型所采用的技术方案包括太阳能电池板、防雷击模块、PWM电流控制模块、二极管防倒灌模块、电压采样模块A、电压采样模块B、单片机控制模块和蓄电池，其中：

所述太阳能电池通过PWM电流控制模块和二极管防倒灌模块对蓄电池进行充电；

所述防雷击模块一端连接太阳能电池板、另一端接地，用于避免电路遭受高于正常工作电压的瞬时过电压冲击；

所述电压采样模块A一端连接太阳能电池板输入端、另一端连接单片机控制模块，用于对太阳能电池板的两端电压进行采样并将信号传送到单片机控制模块；

所述电压采样模块B一端连接蓄电池输入端、另一端连接单片机控制模块，用于对蓄电池的两端电压进行采样并将信号传送到单片机控制模块；

所述单片机控制模块接收太阳能电池板和蓄电池的电压采样信号，并将相应的控制信号输入PWM电流控制模块，进而根据不同情况控制充电电流的通、断；

所述二极管防倒灌模块为大功率二极管D1，具有单向导通功能，可根据其两端的电压差控制电流通断，可有效防止当光照强度过低时的蓄电池电流倒灌；

所述PWM电流控制模块包括电阻R1、N沟道增强型MOS管Q1、电感L1、电解电容C1和驱动模块U2、光电耦合器U7，其中：电阻R1一端连接太阳能电池板输入端和MOS管的S极、另一端连接MOS管Q1的G极H和光电耦合器U7的输出极PWM1，MOS管Q1的D极连接二极管D1的正极，电感L1一端连接二极管D1的负极、另一端连接电解电容C1的正极和蓄电池输入端，电解电容C1的负极接地，驱动模块U2的PWM2输出极连接一个N沟道增强型MOS管Q3的G极，该MOS管Q3的S极接地、D极接二极管D1的负极。所述PWM电流控制模块可接收单片机控制模块的控制信号，并通过光电耦合器对信号进行隔离处理后传输到MOS管Q1的G极，进而控制、调节充电电流；所述电感L1可进一步对充电电流进行稳定调节，避免电流出现大幅振荡。

本实用新型通过电压采样模块分别对太阳能电池板的输出电压和蓄电池电压信号进行实时监测，并将电压信息传入单片机控制模块进行计算，根据不同的情形向PWM电流控制模块发出相应的控制信号，进而控制充电电流的通、断以及调节电流值大小。同时，运用二极管防倒灌模块防止蓄电池电流倒灌。

进一步地，所述防雷击模块包括两个串联的陶瓷气体放电管D4、D5，当太阳能电池板遭到雷击时，瞬时过高压使其中气体被击穿，由高阻抗变成低阻抗，将雷电产生的巨大电流通过短路的方式直接导入到地面，避免电路烧毁。

进一步地，所述电压采样模块A包括电阻R2、电阻R5和由电阻R11、电容C6、运算放大器U1C组成的电压跟随器，其中：电阻R2一端连接太阳能电池板输入端、另一端与电阻R5串联后接地，运算放大器U1C的同相输入端通过R11连接到R2与R5之间、反相输入端链接到其输出端和单片机控制模块的输入端，电容C6一端连接运算放大器U1C的同相输入端、另一端接地。