CN209147194U - 一种太阳能供暖集成*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能供暖集成***，包括：太阳能电极板、电压电流传感器、DC/DC变换器、接触器、交直流两用储热型加热器、控制器、光耦开关、蓄电池和故障发送及接收模块；控制器同时接收反馈或控制第一电压电流传感器、第一接触器、DC/DC变换器、交直流两用储热型加热器、第一接触器、第三电压电流传感器；控制器、第一电压电流传感器和第三电压电流传感器分别通过光耦开关连接故障发送及接收模块，故障发送及接收模块另一端连接有蓄电池；采用隔离电源作为故障接收处理器，数据传输通过光耦开关进行数据交换，断电情况下依然正常工作；便于对产品的各组件及结构的故障率进行分析，便于对产品做大数据分析，更加智能人性化，具有稳定性强安全性高。

Description

一种太阳能供暖集成***

技术领域

本实用新型属于清洁能暖技术领域，涉及一种太阳能供暖集成***。

背景技术

目前我国的供暖***，尤其是北方寒冷地区的供暖***，主要依靠煤炭等不可再生能源的支持，而煤炭等能源用于供暖消耗，存在着多项弊端，如能源利用率低、环境污染严重，尤其在农村居民住宅和小生产厂房等场所，相比于城市集中供暖，还存在煤炭燃烧不完全，产生一氧化碳排放，存在安全隐患等情况。

太阳能是一种可再生的清洁型能源，节能环保的作用非常显著，非常适合用作供暖***，尤其是用在无集中供暖的场所，优势非常明显，供暖***由于结构复杂，传统的供暖***维修难度及成本较高，对售后维修人员的专业性要求较强，同时产品故障及设计缺陷较难分析，不利于产品的使用和推广。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个，提出一种结构简单，稳定性强，太阳能利用率高的同时节能、安全、可靠、环保的智能型太阳能供暖储暖集成***，包括：太阳能电极板、用于侦测电路实时状态的电压电流传感器、用于转换电压的DC/DC变换器、接触器、交直流两用储热型加热器、温度传感器、控制器、光耦开关、蓄电池、AC/DC 变换器和故障发送及接收模块；其中，所述太阳能电极板与第一电压电流传感器的输入端相连接，第一电压电流传感器的输出端与第一接触器的输入端相连接，所述第一接触器的输出端连接有所述DC/DC变换器，所述DC/DC变换器另一端与第二电压电流传感器的输入端连接，所述第二电压电流传感器的输出端与所述交直流两用储热型加热器的一端连接，所述交直流两用储热型加热器的另一端连接有第二接触器，第二接触器的另一端与第三电压电流传感器的输出端相连接，所述第三电压电流传感器的输入端连接电网供电，所述交直流两用储热型加热器内置第一温度传感器检测输出信号连接所述控制器，外置第二温度传感器用于检测环境温度并将检测信号输出端连接所述控制器，所述控制器同时接收反馈或控制所述第一电压电流传感器、所述第一接触器、所述DC/DC变换器、所述交直流两用储热型加热器、所述第三电压电流传感器，所述控制器、所述第一电压电流传感器和第三电压电流传感器分别通过光耦开关连接到所述故障发送及接收模块，所述故障发送及接收模块另一端连接有蓄电池，所述AC/DC变换器的输入端与电网相连接，所述AC/DC变换器的输出端连接蓄电池为蓄电池充电。

根据本专利背景技术中对现有技术所述，现有技术中，主要依靠煤炭等不可再生能源的支持，而煤炭等能源用于供暖消耗，存在着多项弊端，如能源利用率低、环境污染严重，尤其在农村居民住宅和小生产厂房等场所，相比于城市集中供暖，还存在煤炭燃烧不完全，产生一氧化碳排放，存在安全隐患等情况，同时供暖***由于结构复杂，传统的供暖***维修难度及成本较高，对售后维修人员的专业性要求较强，并且产品故障及设计缺陷较难分析，不利于产品的使用和推广；而本实用新型公开的太阳能供暖集成***采用隔离电源作为故障接收处理器，数据传输通过光耦开关进行数据交换，在断电的异常情况下依然可以正常工作，故障接收处理器接收到控制器发送的故障信息后，同读取到的RTC时钟芯片上的时间信息一同存入Flash中，当维修人员的维修设备联入数据发送及接收模块后，故障接收处理器可将Flash内存储的所有故障信息传输给维修人员的维修设备，便于对产品的各组件及结构的故障率进行分析，便于产品的改进及升级，便于对整支产品做大数据分析，可及时将供暖***的故障信息上传至服务器，此外，在采用交流电网辅助加热时，首先采集第三电压电流传感器的电压电流信号，判断电网电压是否正常，若电网电压正常，则闭合第二接触器，将电网接入加热器进行加热，若电网电压异常，则断开第二接触器，停止使用交流电网辅助供热，使***更加智能，更加人性化，具有稳定性强，安全性高，维护成本低的优点。

进一步地，所述故障发送及接收模块包含故障接收处理器、RTC时钟芯片和FLASH，所述故障接收处理器与所述控制器通信，通过光耦开关进行隔离，作用为接收故障信息，同时读取RTC时钟芯片的实时时间，将故障信息与产生时间存入FLASH中。

更进一步地，所述故障接收处理器与所述控制器通信方式为I2C通信方式。

进一步地，所述故障发送及接收模块包括蓝牙、RF射频、ZIGBEE WIFI 方式的无线通信协议。

进一步地，所述DC/DC变换器采用包括BUCK拓扑及其变种拓扑变换器，或BOOST拓扑及其变种拓扑变换器，或BUCK-BOOST拓扑及其变种拓扑变换器。

进一步地，所述光耦开关的数量至少为3个。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是太阳能供暖集成***的原理图；

图2是太阳能供暖集成***其中一种的工作流程图。

图中，1是第一电压电流传感器，2是第二电压电流传感器，3是第三电压电流传感器，4是第一接触器，5是第二接触器，6是第一温度传感器， 7是第二温度传感器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

根据本专利背景技术中对现有技术所述，现有技术中，主要依靠煤炭等不可再生能源的支持，而煤炭等能源用于供暖消耗，存在着多项弊端，如能源利用率低、环境污染严重，尤其在农村居民住宅和小生产厂房等场所，相比于城市集中供暖，还存在煤炭燃烧不完全，产生一氧化碳排放，存在安全隐患等情况，同时供暖***由于结构复杂，传统的供暖***维修难度及成本较高，对售后维修人员的专业性要求较强，并且产品故障及设计缺陷较难分析，不利于产品的使用和推广；而本实用新型公开的太阳能供暖集成***采用隔离电源作为故障接收处理器，数据传输通过光耦开关进行数据交换，在断电的异常情况下依然可以正常工作，故障接收处理器接收到控制器发送的故障信息后，同读取到的RTC时钟芯片上的时间信息一同存入Flash中，当维修人员的维修设备联入数据发送及接收模块后，故障接收处理器可将Flash内存储的所有故障信息传输给维修人员的维修设备，便于对产品的各组件及结构的故障率进行分析，便于产品的改进及升级，便于对整支产品做大数据分析，可及时将供暖***的故障信息上传至服务器，此外，在采用交流电网辅助加热时，首先采集第三电压电流传感器3的电压电流信号，判断电网电压是否正常，若电网电压正常，则闭合第二接触器5，将电网接入加热器进行加热，若电网电压异常，则断开第二接触器5，停止使用交流电网辅助供热，因此能够使太阳能供暖集成***的稳定性更强，具有安全性高、智能可靠、维护成本低等明显优点。

此外，本实用新型还具备以下有益效果：

1、本实用新型以太阳能电池板供电为主，在太阳能供电不足的情况下采用电网辅助供电的***，零污染排放，减少了电网供电的压力和环境污染的压力。

2、本实用新型仅使用DC/DC变换器，相比于传统的太阳能逆变器，减少了逆变电路的损耗，有效提高了太阳能的利用率。

3、本实用新型采用太阳能供电和电网供电两种供电模式，实时采集室内环境温度，并以此为基准控制加热器的功率，保证了供暖***的供暖稳定性，在节能的条件下，保证的供暖的舒适度。

4、本实用新型采用储热性加热器，在白天日光较好时，可以最大限度的利用太阳能储热，减少夜间的电网用电量。

如图1所示的实施例，***工作时，优先由220V市电供电，控制器开始工作，根据预先设定的室内温度，控制器采集外部第二温度传感器7的温度信号，若检测到的室内温度高于控制器内设定的温度，则供暖集成***停止工作；若检测到室内温度低于控制器内设定的温度，则供暖***进行供暖准备工作，首先采集加热器内部的第一温度传感器6的信号，判断加热器的温度是否超过安全温度限值800℃，若加热器内部温度超过安全温度，则供暖集成***停止工作，若加热器的温度低于安全温度，则控制器采集太阳能电极板产生的直流电压和电流数据，判断太阳能电极板的直流电压是否超过DC/DC变换器的最大输入电压550V，若直流电压超过 DC/DC变换器的最大电压，则太阳能电池板侧存在故障，采用交流电网辅助加热，同时控制器将此故障发送给故障接收处理器，若直流电压低于 DC/DC变换器的最大电压，则判断直流电压是否达到DC/DC变换器工作的最小输入电压，若直流电压小于DC/DC变换器的最小输入电压，则DC/DC 变换器不能正常工作，采用交流电网辅助加热，若直流电压大于DC/DC变换器最小输入电压150V，则闭合第一接触器4，同时控制器发出DC/DC变换器的使能控制信号，此时DC/DC变换器开始工作，控制器采集DC/DC变换器输出侧第二电压电流传感器2的输出电压电流信号，判断DC/DC变换器是否正常工作，若输出电压或电流信号超过额定值的±20％，则DC/DC 变换器不能正常工作，闭合第二接触器5，断开第一接触器4，采用交流电网辅助加热，同时控制器将此故障发送给故障接收处理器，若输出电压或电流信号保持在额定值的±20％范围内，则变换器能正常工作，根据第二电压电流传感器2的输出电压电流信号，计算太阳能电池板输入加热器的功率，若此功率高于加热器的最小功率，则单独采用太阳能电池板给加热器供电，若此功率低于加热器的最小功率，则在太阳电池板供电的同时，接入交流电网辅助加热。

本实用新型的故障接收处理器采用隔离电源的设计，数据传输通过光耦开关进行数据交换，在断电的异常情况下依然可以正常工作；本实用新型的故障接收处理器接收到控制器发送的故障信息后，同读取到的RTC时钟芯片上的时间信息一同存入Flash中；当维修人员的维修设备联入数据发送及接收模块后，故障接收处理器可将Flash内存储的所有故障信息传输给维修人员的维修设备，便于处理故障信息，同时将供暖***的故障信息上传至服务器。

采用交流电网辅助加热时，首先采集第三电压电流传感器3的电压电流信号，判断电网电压是否正常，若电网电压正常，则闭合第二接触器5，将电网接入加热器进行加热，若电网电压异常，则断开第二接触器5，停止使用交流电网辅助供热。

无论是采用太阳能电池板加热模式、交流电网辅助加热还是太阳能电池板和交流电网混合加热模式，都需要检测加热器的最大功率，若加热器的最大功率超过最大额定功率，则断开第一接触器4和第二接触器5，***停止工作，若小于最大额定功率，则持续加热并检测室内温度并按照上述步骤循环进行。

另外，根据本实用新型公开的太阳能供暖集成***，还具有如下附加技术特征：

根据本实用新型的一些实施例，所述故障发送及接收模块包含故障接收处理器、RTC时钟芯片和FLASH，所述故障接收处理器与所述控制器通信，通过光耦开关进行隔离，作用为接收故障信息，同时读取RTC时钟芯片的实时时间，将故障信息与产生时间存入FLASH中。

其中，RTC时钟芯片可为故障接收处理器提供精确的实时时间，FLASH 可按时间顺序记录***产生的异常事件，使***监控更快速直观准确。

优选地，所述故障接收处理器与所述控制器通信方式为I2C通信方式。

根据本实用新型的一些实施例，所述故障发送及接收模块包括蓝牙、 RF射频、ZIGBEE WIFI方式的无线通信协议。

根据本实用新型的一些实施例，所述DC/DC变换器采用包括BUCK拓扑及其变种拓扑变换器，或BOOST拓扑及其变种拓扑变换器，或BUCK-BOOST 拓扑及其变种拓扑变换器。

根据本实用新型的一些实施例，所述光耦开关的数量至少为3个。

在具体实施时，光耦开关主要是实现主电路和虚线内电路的电气隔离，便于实时监测***工作情况；***工作过程中不排除有紧急故障，比如控制器工作异常，控制器烧毁，故障接收处理器一旦与控制器通信失败，则相应的会检测第一电压电流传感器1和第三电压电流传感器3，如果至少有一个检测到有电，则表示***有电但未工作，即出现故障，此时根据实时时间，记录到FLASH中；如果全部没有检测到电，则表示停电，根据实时时间，直接记录到FLASH中。

任何提及“一个实施例”、“实施例”、“示意性实施例”等意指结合该实施例描述的具体构件、结构或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例中。在本说明书各处的该示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，当结合任何实施例描述具体构件、结构或者特点时，所主张的是，结合其他的实施例实现这样的构件、结构或者特点均落在本领域技术人员的范围之内。

尽管参照本实用新型的多个示意性实施例对本实用新型的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本实用新型原理的精神和范围之内。具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围之内，可以在零部件和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本实用新型的精神。除了零部件和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种太阳能供暖集成***,其特征在于包括：太阳能电极板、用于侦测电路实时状态的电压电流传感器、用于转换电压的DC/DC变换器、接触器、交直流两用储热型加热器、温度传感器、控制器、光耦开关、蓄电池、AC/DC变换器和故障发送及接收模块；其中，所述太阳能电极板与第一电压电流传感器的输入端相连接，第一电压电流传感器的输出端与第一接触器的输入端相连接，所述第一接触器的输出端连接有所述DC/DC变换器，所述DC/DC变换器另一端与第二电压电流传感器的输入端连接，所述第二电压电流传感器的输出端与所述交直流两用储热型加热器的一端连接，所述交直流两用储热型加热器的另一端连接有第二接触器，第二接触器的另一端与第三电压电流传感器的输出端相连接，所述第三电压电流传感器的输入端连接电网供电，所述交直流两用储热型加热器内置第一温度传感器检测输出信号连接所述控制器，外置第二温度传感器用于检测环境温度并将检测信号输出端连接所述控制器，所述控制器同时接收反馈或控制所述第一电压电流传感器、所述第一接触器、所述DC/DC变换器、所述交直流两用储热型加热器、所述第三电压电流传感器，所述控制器、所述第一电压电流传感器和第三电压电流传感器分别通过光耦开关连接到所述故障发送及接收模块，所述故障发送及接收模块另一端连接有蓄电池，所述AC/DC变换器的输入端与电网相连接，所述AC/DC变换器的输出端连接蓄电池为蓄电池充电。

2.根据权利要求1所述的太阳能供暖集成***，其特征在于，所述故障发送及接收模块包含故障接收处理器、RTC时钟芯片和FLASH，所述故障接收处理器与所述控制器通信，通过光耦开关进行隔离，作用为接收故障信息，同时读取RTC时钟芯片的实时时间，将故障信息与产生时间存入FLASH中。

3.根据权利要求2所述的太阳能供暖集成***，其特征在于，所述故障接收处理器与所述控制器通信方式为I2C通信方式。

4.根据权利要求1所述的太阳能供暖集成***，其特征在于，所述故障发送及接收模块包括蓝牙、RF射频、ZIGBEE WIFI方式的无线通信协议。

5.根据权利要求1所述的太阳能供暖集成***，其特征在于，所述DC/DC变换器采用包括BUCK拓扑及其变种拓扑变换器，或BOOST拓扑及其变种拓扑变换器，或BUCK-BOOST拓扑及其变种拓扑变换器。

6.根据权利要求1所述的太阳能供暖集成***，其特征在于，所述光耦开关的数量至少为3个。