CN202077221U - 基于新型基板封装的风光互补led照明控制器 - Google Patents

基于新型基板封装的风光互补led照明控制器 Download PDF

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祝亚峰
吕华林
罗传仙
张良华
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State Grid Electric Power Research Institute
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Abstract

本实用新型提供一种基于新型基板封装的风光互补LED照明控制器，所述控制器包括外壳、控制电路板、铝基板和散热器，铝基板设置在外壳底部，散热器设置在铝基板底部；控制器还包括功率电路板，功率电路板焊接在铝基板上部，控制电路板通过接口电路扣合在功率电路板上；功率电路板包括蓄电池电路、太阳能电池板电路、LED灯电路、风力发电机电路、卸荷比较电路、风机卸荷电路和接口电路，经风力发电机电路输出的电压信号送入卸荷比较电路，由卸荷比较电路比较，并发出控制指令至风机卸荷电路。本实用新型的控制器通过新型基板封装技术以及智能卸荷模块，使风光互补LED照明控制器具有高可靠性、低成本、低功耗等特点。

Description

基于新型基板封装的风光互补LED照明控制器
技术领域
本实用新型涉及一种基于新型基板封装的风光互补LED照明控制器，尤其涉及一种采用基板封装电路板的，具有硬件保护及卸荷功能的风光互补LED照明控制器。
背景技术
如今，新能源支撑国家经济高速持续发展的支柱。随着全球对自然能源的迫切需求，太阳能，风能越来越被广泛使用于各个行领域，风光互补LED照明***运应而生。风光互补LED照明***由风力发电机组，太阳能电池阵列、风光互补LED控制器、蓄电池等组成。风光互补控制器用于控制风力发电机、太阳能电池板对蓄电池充放电、控制LED负载开启和关闭。风力发电机输出的交流电经过整流桥直接连接在蓄电池两端，当风速过快，风力发电机的电流会很大，对蓄电池充电时功率管上的功耗非常大，发热严重，多余的电量不能很好的卸荷掉，最终导致控制器烧毁，造成严重的损失。
基于AVR单片机的风能太阳能控制器设计(湖北民族学院学报，2010年2期)一文中介绍了一种基于AVR单片机的风光互补发电控制器，通过智能AVR单片机较好的解决了风能，太阳能发电中的控制问题，实现风能、太阳的互补，充分的利用了清洁能源。但该***不能实现风力过大时风机自动刹车、卸荷、以及散热功能，因而不能完全解决风速过快时风力发电卸荷，散热以及稳定工作问题。
有鉴于此，有必要提供一种基于新型基板封装的风光互补LED照明控制器装置，以满足工业应用需要。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：本实用新型提供了一种基于新型基板封装的风光互补LED照明控制器装置，采用基板封装技术，快速散发风速很大时控制器功率过大损耗的热量，可承受大电流和高温度循环等冲击，同时通过智能卸荷模块控制风力发电机转速，卸荷多余的电量，使风光互补LED照明控制器具有高可靠性、低成本、低功耗等特点。
本实用新型所采用的技术方案是：一种基于新型基板封装的风光互补LED照明控制器，所述控制器包括外壳及其内部的控制电路板，其特征在于：所述控制器还包括铝基板和散热器，铝基板设置在所述外壳底部，所述散热器设置在铝基板底部；所述控制器的内部硬件结构还包括功率电路板，功率电路板焊接在铝基板上部，所述控制电路板通过接口电路扣合在功率电路板上；所述控制电路板包括单片机、AD转换电路、显示按键电路、IO驱动电路、硬件保护电路和接口电路；功率电路板采集到的蓄电池、太阳能电池板、LED灯的电压和电流信号通过接口电路送入AD转换电路，AD转换电路将信号转换为单片机能够识别的信号，送入单片机，由单片机对转换后的结果进行处理，然后给出控制指令，发送给显示按键电路和IO驱动电路；所述功率电路板包括蓄电池电路、太阳能电池板电路、LED灯电路、风力发电机电路、卸荷比较电路、风机卸荷电路和接口电路，外部设备蓄电池、太阳能电池板、LED灯分别连接到蓄电池电路、太阳能电池板电路和LED灯电路，经风力发电机电路输出的电压信号送入卸荷比较电路，由卸荷比较电路比较，并发出控制指令至风机卸荷电路。
如上所述的风光互补LED照明控制器，其特征在于，所述铝基板与散热器相接触面涂有导热硅脂。
如上所述的风光互补LED照明控制器，其特征在于，所述控制器卸荷比较电路包括一个风机输出电压比较器，比较器的信号输入端与风力发电机电路相连，比较器的信号输出端连接至风机卸荷电路。
本实用新型的有益效果是：新型基板封装的风光互补LED照明控制器通过新型基板封装技术以及智能卸荷模块的接入功能，解决了风力发电机过速造成的损害。这种方案一方面解决了风力发电机过速制动刹车、快速散热，另一方面也提高风能，太阳能供电可靠性和电能质量。同时，该实用新型能够实现潮流的控制，从而达到一定程度的削峰填谷的作用，既缓解了用电矛盾，也改善电网电源结构。
附图说明
图1为本实用新型实施例的基于新型基板封装的风光互补LED照明控制器的结构示意图。
图2为本实用新型实施例的控制器硬件原理框图。
图3为图2中的卸荷比较电路图。
图4为图2中的风机卸荷电路图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式，结合附图对本实用新型作进一步说明。
附图中符号说明：1-外壳、2-铝基板、3-散热器、4-控制电路板与功率电路板。
参见图1，本实用新型实施例提供的风光互补LED照明控制器的外部结构主要是由外壳1、铝基板2和散热器3组成，铝基板2位于外壳1底部，散热器3与铝基板2紧密贴合在一起。铝基板2与散热器3相接触面涂有导热硅脂。
风光互补LED照明控制器的内部硬件结构主要包括控制电路板和功率电路板4。控制电路板通过接口电路扣合在功率电路板上，功率电路板是焊接在铝基板2表面。
参见图2，是本实施例的控制电路板和功率电路板4的硬件结构框图。左边的是控制电路板的结构，包括单片机、AD转换电路、显示按键电路、IO驱动电路、硬件保护电路和接口电路，功率电路板采集到的蓄电池、太阳能电池板、LED灯、风力发电机的电压和电流信号通过接口电路送入AD转换电路，转换为单片机能够识别的信号，送入单片机进行AD转换，经单片机内部程序处理，将对转换后的结果进行算法分析处理，然后给出控制指令。
右边的是功率电路板的结构，包括蓄电池电路、太阳能电池板电路、LED灯电路、风力发电机电路、卸荷比较电路、风机卸荷电路和接口电路。蓄电池电路的充放电管理、LED灯的开通关断控制由串接在各自电路中的MOS管的开通和关断来实现，MOS管的栅极通过接口电路与控制电路中的IO驱动电路连接，实现对栅极的驱动控制。
图3为图2中的卸荷比较电路，经风力发电机电路输出的电压送入卸荷比较电路，经比较器比较，判断是否卸荷，并输出控制信号给风机卸荷电路。具体工作过程是：风力发电机通过风能转换成电能输出的是三相交流电，经过风力发电机电路进行整流后输出直流电给蓄电池充电，Vcc_Wind为风机整流后的正极，GND_Wind为风机整流后的负极。其中U3为风机输出电压比较器，通过U3来判断风力发电机输出电压是否在正常工程范围内。引脚3为风机整流分压后的电压输入端，R23、R25为分压电阻。引脚2为风机卸荷参考电压，Vcc_Wind经过R24限流后通过稳压管TVS8稳定参考电压为12V。引脚1为卸荷驱动引脚。以引脚2的12V参考电压为准，当风机电压输入脚3电压高于卸荷参考电压时，比较器U3自动判断卸荷，使能引脚1Gate Shunts端输出高电平。
图4为图2中的风机卸荷电路。24V为蓄电池正极端，D4是肖特基二极管，恢复时间快，防止蓄电池向风力发电机倒流。C7，C8为滤波电容。Q5为卸荷开关MOS管，TVS7，R21为Q5驱动信号端Gate Shunt稳压驱动元件。D8防止卸荷端短路。R18为大功率卸荷电阻。当风速过快时，通过卸荷比较模块判断风机输出电压高于设定的参考电压值时，U3使能信号Gate Shunt端为高电平，驱动Q5开关管导通，风机输出电压直接加在卸荷电阻R18两端，电流直接从卸荷电阻流过，通过电阻发热的形式把风机的电量卸掉，避免了风速过快输出电能过大时对蓄电池以及各部件产生的损坏。通过此硬件卸荷模块，能够稳定、准确的判断卸荷，不会产生误判情况。
本***在控制器的设计上，采用功率基板封装技术，有专门的硬件保护电路和软件保护模块，实现了蓄电池的充放电管理、风机的充电管理、光伏电池板的发电控制、LED灯的自动感应开关控制、时间控制、全功率和半功率控制。
通过控制器电路设计规格，设计成基板封装电路板。独特的金属基覆铜板，具有良好的导热性、电气绝缘性能和机械加工性能。控制器采用新型功率基板封装技术，设计软硬件短路保护电路，可承受大电流和高温冲击：控制器功率电路直接焊接在铝基板上，铝基板与散热器相连，利于散热。

Claims (3)

1.一种基于新型基板封装的风光互补LED照明控制器，所述控制器包括外壳及其内部的控制电路板，其特征在于：
所述控制器还包括铝基板和散热器，铝基板设置在所述外壳底部，所述散热器设置在铝基板底部；
所述控制器的内部硬件结构还包括功率电路板，功率电路板焊接在铝基板上部，所述控制电路板通过接口电路扣合在功率电路板上；所述控制电路板包括单片机、AD转换电路、显示按键电路、IO驱动电路、硬件保护电路和接口电路；功率电路板采集到的蓄电池、太阳能电池板、LED灯的电压和电流信号通过接口电路送入AD转换电路，AD转换电路将信号转换为单片机能够识别的信号，送入单片机，由单片机对转换后的结果进行处理，然后给出控制指令，发送给显示按键电路和IO驱动电路；
所述功率电路板包括蓄电池电路、太阳能电池板电路、LED灯电路、风力发电机电路、卸荷比较电路、风机卸荷电路和接口电路，外部设备蓄电池、太阳能电池板、LED灯分别连接到蓄电池电路、太阳能电池板电路和LED灯电路，经风力发电机电路输出的电压信号送入卸荷比较电路，由卸荷比较电路比较，并发出控制指令至风机卸荷电路。
2.根据权利要求1所述的风光互补LED照明控制器，其特征在于，所述铝基板与散热器相接触面涂有导热硅脂。
3.根据权利要求1所述的风光互补LED照明控制器，其特征在于，所述控制器卸荷比较电路包括一个风机输出电压比较器，比较器的信号输入端与风力发电机电路相连，比较器的信号输出端连接至风机卸荷电路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107484298A (zh) * 2017-08-30 2017-12-15 合肥敏喆信息科技有限公司 一种风光互补led照明控制器

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Patentee before: Wuhan Nari Limited Liability Company of State Grid Electric Power Research Institute

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