CN203722212U - 小型风光互补发电装置蓄电池保护系统 - Google Patents

Abstract

一种小型风光互补发电装置中蓄电池的保护系统，可实现对蓄电池电压的实时显示、过充时切断充电回路、亏电时切断负载回路的功能。通过A/D转换对蓄电池电压进行采样，转换结果经单片机计算后输出到六位LED显示器显示，同时，单片机将采样电压与预控电压范围进行比较，从而对蓄电池的盈亏状态进行判断，若当前蓄电池电压小于预设最小值V_min，则说明当前蓄电池处于过放状态，则单片机输出信号，断开负载回路；若当前蓄电池电压大于预设最大值V_max，则说明当前蓄电池处于过充状态，则单片机输出信号，断开充电回路。此外，为验证继电器是否按照单片机的指令发生了准确动作，在输出继电器动作信号后对继电器的动作信号进行采集反馈，若继电器未按照指令断开，会连续查询十次，之后若仍然故障，则同时切断充电和放电回路，并发出蜂鸣报警。

Description

小型风光互补发电装置蓄电池保护系统

技术领域

本实用新型涉及一种小型风光互补发电装置中蓄电池的保护系统，可实现对风光互补发电装置中蓄电池发生过充电或亏电时的保护作用。 

背景技术

太阳能和风能是大自然中最普遍、取之不尽的可再生能源，小型风光互补发电装置是由太阳能电池与风力发电机共同发电，经蓄电池贮能，给负载供电的一种新型电源，很好地利用了风能和太阳能的资源互补性，一定程度上克服了风能和太阳能在单独提供能量时随机性和间歇性的缺点，能够实现长时间供电。 

但是太阳能、风能资源具有明显的时间差异和不确定性，因此风光互补发电后必须经过蓄电池储存电能后才能为负载稳定供电，而由于系统发电量的不稳定性，蓄电池经常处于亏电或过充电状态，长期运行时会降低蓄电池的使用寿命，增加系统的维护成本。 

实用新型内容

为了实现对小型风光发电装置中蓄电池的保护，本实用新型提供了一种基于单片机的过充、过放保护系统，可实现对当前蓄电池电压的实时显示、过充时切断充电回路、亏电时切断放电回路等功能。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：通过A/D转换对蓄电池电压进行采样，转换结果经单片机计算后输出到六位LED显示器显示，同时，单片机将采样电压与预控电压范围进行比较，对蓄电池的盈亏状态进行判断，若当前蓄电池电压小于预设最小值V_min，则说明当前蓄电池处于亏电状态，则单片机输出信号，断开负载回路；若当前蓄电池电压大于预设最大值V_max，则说明当前蓄电池处于过充电状态，则单片机输出信号，断开充电回路。此外，为验证继电器是否按照单片机的指令发生了准确动作，在输出继电器动作信号后对继电器的动作信号进行采集反馈，若继电器未按照指令断开，则连续查询十次，若仍然故障，则同时切断充电和放电回路，并发出蜂鸣报警。 

本实用新型的有益效果是可以实现小型风光互补发电装置中蓄电池的过充电或亏电保护，延长蓄电池的使用寿命，减小系统的维护成本。 

附图说明

下面结合附图和实施案例对本实用新型进一步说明。 

图1是本实用新型总体结构框图。 

图2是继电器控制电路图。 

图3是继电器动作反馈电路图。 

图1中1.充电回路继电器常闭触点，2.故障继电器常闭触点1，3.蓄电池充电端，4.蓄电池输出端，5.负载回路继电器常闭触点，6.故障继电器常闭触点2，7.负载输出端。 

图2中1.地端，2.电阻1，3.电阻2，4.控制光耦，5.光耦三极管1，6.光耦发光二极管1，7.电阻3，8.控制信号端，9.5V电源端1，10.5V电源端2，11.蓄流二极管，12.5V电源端3，13.继电器线圈，14.功率放大三极管。 

图3中1.地端，2.反馈光耦，3.光耦合三极管2，4.光耦发光二极管2，5.继电器常开触点，6.二极管，7.电阻4，8.5V电源端，9.电阻5，10.继电器反馈信号输出端。 

具体实施方式

本系统中共有图2所示的继电器控制电路3套和图3所示的继电器动作反馈电路3套，分别对应负载回路继电器的控制与动作反馈、充电回路继电器的控制与动作反馈、故障继电器的控制与动作反馈。 

如图1，风力发电装置输出的交流电经整流后变为直流电，与太阳能电池板输出的直流电汇合，经充电回路继电器常闭触点（图1中1.）、故障继电器常闭触点1（图1中2.）后接蓄电池充电端（图1中3.），给蓄电池充电。蓄电池输出端（图1中4.）经负载回路继电器常闭触点（图1中5.）、故障继电器常闭触点2（图1中6.）后输出电压负载。同时，输出电压经电压采集电路后，由AD转换器转换为数字信号，输送到单片机，单片机采集数据并计算，得到蓄电池电压的当前值，将当前值与预控电压范围进行比较，若当前蓄电池电压小于预设最小值V_min，说明当前蓄电池处于亏电状态，则单片机输出低电平给负载回路继电器控制电路中的控制信号端（图2中8.），在负载回路继电器控制电路中，光耦发光二极管1（图2中6.）导通并发光，光耦三极管1（图2中5.）接收到光信号而导通，由5V电源端2（图2中10.）、光耦三极管1（图2中5.）、电阻2（图2中3.）、电阻1（图2中2.）、地端（图2中1.）组成电流回路，电阻1（图2中2.）分得的电压使功率放大三极管（图2中14.）导通，负载回路继电器线圈（图1中13.）通电，则负载回路继电器常闭触点（图1中5）断开，蓄电池停止给负载充电；若当前蓄电池电压大于预设最大值V_max，说明当前蓄电池处于过充状态，则单片机输出低电平给充电回路继电器控制电路中的控制信号端（图2中8.），在充电回路继电器控制电路中，光耦发光二极管1（图2中6.）导通并发 光，光耦三极管1（图2中5.）接收到光信号而导通，由5V电源端2（图2中10.）、光耦三极管1（图2中5.）、电阻2（图2中3.）、电阻1（图2中2.）、地端（图2中1.）组成电流回路，电阻1（图2中2.）分得的电压使功率放大三极管（图2中14.）导通，充电回路继电器线圈（图1中13.）通电，则充电回路继电器常闭触点（图1中1）断开，停止给蓄电池充电。 

单片机输出低电平给继电器控制信号端后，其相应的继电器常开触点（图3中5.）应闭合，光耦发光二极管2（图3中4.）导通发光，光耦三极管2（图3中3.）导通，则继电器反馈信号输出端（图3中10.）输出低电平，单片机采集此信号，若为低电平则判定继电器按照指令完成了动作，若为高电平，则会再次采集，连续采集10次以后，若仍为高电平则判定为继电器控制电路故障，输出低电平至故障继电器控制电路，使故障继电器线圈通电，其故障继电器常闭触点1（图1中2.和6.）断开，同时切断充电和放电回路，并发出蜂鸣报警。 

LED显示控制、蜂鸣器输出控制、蓄电池电压采集电路相关技术已很成熟，本技术领域的普通技术人员可根据需要进行选择、组合，不必付出创造性的劳动。因此，其具体电路及工作原理不再详述。 

Claims (3)

1.一种小型风光互补发电装置蓄电池保护系统，由单片机、蓄电池电压采集模块、充电回路继电器控制电路、充电回路继电器动作反馈电路、负载回路继电器控制电路、负载回路继电器动作反馈电路、故障继电器控制电路、故障继电器动作反馈电路、LED显示器、蜂鸣器报警七部分组成。 

2.根据权利要求1所述的充电回路继电器控制电路、负载回路继电器控制电路和故障继电器控制电路，其特征是单片机输出信号至控制光耦发光二极管的负极，发光二极管正极接+5V电源；光耦三极管为NPN型，其集电极接+5V电源，发射极经两个分压电阻R1及R2后接地；R2分到的电压接功率放大三极管基极，功率放大三极管为NPN型，其发射极接地，集电极接继电器线圈后与+5V电源相连。 

3.根据权利要求1所述的充电回路继电器动作反馈电路、负载回路继电器动作反馈电路和故障继电器动作反馈电路，其特征是继电器常开触点接光耦发光二极管负极，光耦三极管为NPN型，其发射极接地，集电极经一电阻后接+5V电源，集电极同时接继电器反馈信号输出端。