CN103916075A

CN103916075A - 多功能太阳能充电逆变电源装置

Info

Publication number: CN103916075A
Application number: CN201410171721.9A
Authority: CN
Inventors: 刘南
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Priority date: 2014-04-28
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2014-07-09

Abstract

本发明涉及一种多功能太阳能充电逆变电源装置，其特征在于它由发电电源、斩波电源、高频升压电源、逆变电源、充电电源五部分组成，发电电源分别与斩波电源、高频升压电源电气连接，通过推挽变压器及光电耦合器将高频升压电源、逆变电源、充电电源电气隔离成三个不同电位的功能模块，并通过发电电源的转换分别对逆变电源和充电电源进行开关控制。本发明将太阳能电池***与供电、充电、逆变融合为一体，实现了太阳能供电***充电、逆变、供电的三合一应用，结构简单，功能强大，灵活多用，节能环保，安全可靠。

Description

多功能太阳能充电逆变电源装置

技术领域

本发明涉及一种电源装置，特别是一种多功能太阳能充电逆变电源装置。

背景技术

现有的太阳能充电器和逆变器往往都是单体的独立结构，一般以固定形式构建太阳能发电***。如果将太阳能发电***应用在可移动的设备（如电动车）上时，就需要把几种各自为独立结构的装置组合起来，不仅占用空间大、负重增加、安全隐患多，而且组装的设计和操作也十分麻烦。如果再想实现对不同的用电器进行供电，其难度就更加明显，从而在一定程度上制约了太阳能供电***的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单且具有多种功能的太阳能充电逆变电源装置。

本发明的目的是这样实现的：一种多功能太阳能充电逆变电源装置，其特征在于它由发电电源、斩波电源、高频升压电源、逆变电源、充电电源五部分组成，发电电源分别与斩波电源、高频升压电源电气连接，通过推挽变压器及光电耦合器将高频升压电源、逆变电源、充电电源电气隔离成三个不同电位的功能模块，并通过发电电源的转换分别对逆变电源和充电电源进行开关控制。

所述的发电电源由太阳能电池板、储能电容、多档转换开关连接构成。

所述的斩波电源由DC-DC转换模块、USB输出接口连接构成。

所述的高频升压电源由主控电路、控制按钮、半桥功率模块、电容、推挽变压器、整流滤波器、采样网络、反馈比较放大器、光电耦合器连接构成。

所述的逆变电源由推挽变压器付绕组，整流滤波器，稳压电路、逆变主控板、H桥专用功率模块、滤波器、采样网络、比较放大器、AC输出接口连接构成。

所述的充电电源由半桥功率模块、推挽变压器、整流滤波器、充电主板、采样网络、反馈比较放大器、光电耦合器、充电输出接口连接构成。

本发明将太阳能电池***与供电、充电、逆变融合为一体，这一结构实现了太阳能供电***充电、逆变、供电的三合一应用，从而克服了现有技术的缺陷，提高了太阳能充电效率，减轻了负重，降低了结构成本，扩展了供电***的应用范围。本发明具备升压、降压、恒压多种输出、过充、欠压保护、防返流保护、接反保护、独特的充电与电池修复功能，可连续不断的给电池补充电能。实现了220V交流完全隔离供电。整机结构简单，功能强大，灵活多用，节能环保，安全可靠。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，本发明由发电电源1、斩波电源2、高频升压电源3、逆变电源4、充电电源5等部分连接构成。发电电源分别斩波电源、高频升压电源构成电气连接，并通过推挽变压器L1、L2及光电耦合器G1、G2将高频升压电源、逆变电源部分、充电电源电气隔离成三个不同电位的功能模块，通过发电电源的转换分别对逆变电源、充电电源进行开关控制。

发电电源由太阳能电池板PV-EC、储能电容C0、多档转换开关K1组成。太阳能电池板PV-EC由输入端IN输送电能由储能电容C0平滑储能后，经多档转换开关K1选择供电。多档转换开关K1分三档，1档为逆变档，置于此档时逆变器工作充电器不工作；中间0档为直通挡，置于此档时充电器逆变器均不工作；2档为充电档，置于此档时充电器工作逆变器不工作。斩波电源由转换模块V1、USB输出接口P1构成。它除了斩波降压得到USB接口所需的5V稳压电源输出外，还包含恒流稳压提供12V稳压电源对主控电路IC1供电，转换模块V1主芯片采用LM2576HVT-ADJ及LM7815搭建。

高频升压电源由主控电路IC1、控制按钮#、半桥功率模块M1、电容C1、推挽变压器L1、整流滤波器DC1、采样网络VFB1、反馈比较放大器F1、光电耦合器G1构成。主控电路IC1由斩波电源供电产生50KHz高频脉冲，通过电气连接线路驱动半桥功率模块M1，经推挽变压器L1将电压直流变换成高频脉动高压，再经过整流滤波器DC1输出，同时由采样网络VFB1、反馈比较放大器电路F1驱动光电耦合器G1对主控电路IC1提供反馈信号，控制按钮#对主控电路IC1提供开关控制、保护控制，实现高频高压供电及充电逆变转换的调控；其中推挽变压器L1由初级绕组Z1、Z2、次级高压绕组Z3、次级低压绕组Z4构成。主控电路IC1采用SG3525AN搭建，次级高压根据逆变输出电压整定，次级低压根据稳压电路V2的电压整定。

逆变电源由推挽变压器L1付绕组Z4，整流滤波器DC2，稳压电路V2、逆变主控板SPWM、H桥专用功率模块H1、滤波器LC、采样网络VFB2 、比较放大器F2、AC输出接口 P2构成。推挽变压器L1付绕组Z4接入整流滤波器DC2再与稳压电路V2构成电气连接输出15V、5V的电压供给逆变主控板SPWM，H桥专用功率模块H1主电源与整流滤波器DC1连接，控制信号与逆变主控板SPWM连接，反馈信号与采样网络VFB2及比较放大器F2连接；H桥专用功率模块H1的输出端与滤波器LC、采样网络VFB2 、AC输出接口 P2连接构成AC220V输出；其中逆变主控板SPWM采用5V 、+15V电源由稳压电路V2供电, EG8010纯正弦波逆变发生器芯片，单片机固化SPWM纯正弦波驱动，自带死区控制，引脚设置4种死区时间：500nS死区时间 1uS死区时间 1.2uS死区时间 1.5uS死区时间可手动选择，双极性调制方式,PWM载波频率20K、25K可选，工频50Hz、60Hz纯正弦波输出，H桥驱动芯片为IR2113S，耐压高，耐冲击，VFB反馈为真有效值采样实时动态处理，不论任何负载电压的稳定度均在+-2%内，过压、欠压、过流、软启动保护功能齐全,输出可长期短路，短路取消后3S内电压自动恢复。

充电电源由半桥功率模块M2、推挽变压器L2 整流滤波器DC3、充电主板V3、采样网络VFB3 、反馈比较放大器F3、光电耦合器G2 、充电输出接口P3构成。半桥功率模块M2分别接入推挽变压器L2的Z21、Z22构成驱动连接，同时由Z23与整流滤波器DC3构成电气隔离连接再与充电主板V3连接、充电输出与采样网络VFB3及充电输出OUT接口P3连接输出，反馈信号经采样网络VFB3、反馈比较放大器F3、光电耦合器G2连接到主控电路IC1提供反馈信号构成；其中充电主板V3由AC3842、LM358构成斩波调制脉冲智能充电，推挽变压器L2由初级绕组Z21、Z22构成，次级充电绕组Z23构成，通过改变推挽变压器L2初级与次级绕组的变比或充电主板V3得参数可以得到36V、48V、60V、72V等多种蓄电池所需的充电电压，并通过充电主板V3实现过压、过流、反接等必要地充电保护。

本发明的工作原理是：发电电源将太阳光转换成电能构成供电源，首先通过斩波电源变压稳压，得到5V电压通过USB接口输出，同时通过恒流稳压得到12V电压供给IC1的工作电压，驱动高频升压电源获得 DC400V高频直流电压，该电压再经过逆变电源变换成AC220V 50Hz的交流电压输出。此外，发电电源还通过多档转换开关选择性接通充电电源实现对蓄电池充电，充电电压通过OUT接口P3输出。由于设有逆变功能，整个电路分别通过推挽变压器L1、L2及光电耦合器G1、G2构成三个相互隔离的模块，其中发电电源、斩波电源、高频升压电源共地GND，并与逆变电源、充电电源分别独立构成电气连接。高频升压电源与充电电源共用一个IC1进行驱动，并分别通过光耦隔离反馈，PGND为外壳共地端，整个电路通过选择K1的档位来进行转换工作状态。

本发明的工作过程是：当多档转换开关置于充电档时，高频升压电源及半桥功率模块M1不工作，而充电电源、斩波电源接通PV-EC工作，此时推挽变压器L2经半桥功率模块M2，整流滤波器DC3，智能充电主板V3以及主控电路IC1构成的充电***得到充电电压经P3输出接口0UT输出；当K1置于逆变档时，充电电源及半桥功率模块M2不工作，而高频升压电源、斩波电源接通PV-EC工作，此时推挽变压器L1上付绕组Z4经整流滤波器DC2获得稳压电源供给逆变主控板SPWM工作，同时主绕组Z3经整流滤波器DC1获得DC400V电压供给H桥专用功率模块H1解调产生AC220V 50Hz交流电压，再经LC滤波得到纯正弦波交流电压由AC输出接口P2输出；当K1置于中间0档时，斩波电源仍然接通PV-EC工作，而高频升压电源及半桥功率模块M1、逆变电源、充电电源及半桥功率模块M2均不工作。

Claims

1.一种多功能太阳能充电逆变电源装置，其特征在于它由发电电源、斩波电源、高频升压电源、逆变电源、充电电源五部分组成，发电电源分别与斩波电源、高频升压电源电气连接，通过推挽变压器及光电耦合器将高频升压电源、逆变电源、充电电源电气隔离成三个不同电位的功能模块，并通过发电电源的转换分别对逆变电源和充电电源进行开关控制。

2.根据权利要求1所述的多功能太阳能充电逆变电源装置，其特征在于所述的发电电源由太阳能电池板、储能电容、多档转换开关连接构成。

3.根据权利要求1所述的多功能太阳能充电逆变电源装置，其特征在于所述的斩波电源由DC-DC转换模块、USB输出接口连接构成。

4.根据权利要求1所述的多功能太阳能充电逆变电源装置，其特征在于所述的高频升压电源由主控电路、控制按钮、半桥功率模块、电容、推挽变压器、整流滤波器、采样网络、反馈比较放大器、光电耦合器连接构成。

5.所述的逆变电源由推挽变压器付绕组，整流滤波器，稳压电路、逆变主控板、H桥专用功率模块、滤波器、采样网络、比较放大器、AC输出接口连接构成。

6.根据权利要求1所述的多功能太阳能充电逆变电源装置，其特征在于所述的充电电源由半桥功率模块、推挽变压器、整流滤波器、充电主板、采样网络、反馈比较放大器、光电耦合器、充电输出接口连接构成。