CN218243026U - 一种智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路，包括交直流供电切换电路；光伏发电电源电路将外部的太阳能板输出的第一直流电进行稳压后输出第二直流电，交流电源电路将外部的220V交流市电整流降压成第三直流电；默认使用第二直流电为楼宇用电设备提供电力供应，当第一直流电的电压低于额定电压时交直流供电切换电路启动交流电源电路使用第三直流电为楼宇用电设备提供电力供应，当第一直流电的电压高于额定电压时则恢复使用第二直流电为楼宇用电设备提供电力供应；以实现在白天有使用太阳能板供电，在夜晚或太阳能板供电不足的情况下使用220V交流市电供电，以实现交直流混合微电网协调供电,且成本低，占地面积小，安装维护简单。
Description
技术领域
本实用新型涉及交直流供电切换电路技术领域，更具体地说，涉及一种智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路。
背景技术
随着光伏发电的普及，越来越多的领域都在运用光伏发电技术为设备供电，例如智能楼宇。但是现有的智能楼宇***所使用的光伏供电***往往除包括光伏发电板和发电电源外还包括储能电池，并且为了给储能电池进行充电所使用的太阳能板的功率也大、占地面积也大，造成了成本的严重增加；并且储能电池在白天进行充电晚上还要进行放电，严重使用了储能电池的充放电次数，造成储能电池的使用寿命普遍较短。因此亟需一种白天兼具光伏发电供电和晚上兼具交流市电供电的交直流混合微电网协调供电电路以满足智能楼宇***的供电需求以降低用电成本。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种成本低，体积小的智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路，包括交直流供电切换电路；其中，所述交直流供电切换电路连接有交流电源电路和外部的光伏发电电源电路以及外部的楼宇用电设备，所述光伏发电电源电路用于将外部的太阳能板输出的第一直流电进行稳压后输出第二直流电，所述交流电源电路用于将外部的220V交流市电整流降压成第三直流电；所述第三直流电的电压大于所述第二直流电的电压；
默认使用第二直流电为所述楼宇用电设备提供电力供应，当所述第一直流电的电压低于额定电压时所述交直流供电切换电路启动所述交流电源电路使用所述第三直流电为所述楼宇用电设备提供电力供应，当所述第一直流电的电压高于所述额定电压时所述交直流供电切换电路关闭所述交流电源电路恢复使用第二直流电为所述楼宇用电设备提供电力供应；
所述光伏发电电源电路与所述交流电源电路连接。
本实用新型所述的智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路，其中，所述交流电源电路包括：整流桥、开关电源芯片和变压器以及光电耦合器；
所述整流桥的正极输出端与所述变压器的第一初级线圈的第一端连接且负极输出端与所述变压器的第二初级线圈的第二端连接；
所述开关电源芯片的VDD端连接有第一电阻和第一电容，所述第一电阻的另一端连接第一二极管的负极，所述第一二极管的正极与所述变压器的第二初级线圈的第一端连接，所述第一电容的另一端与所述变压器的第二初级线圈的第二端连接；
所述开关电源芯片的GATE端连接有第二电阻和第三电阻以及第二二极管，所述第二电阻的另一端与所述变压器的第二初级线圈的第二端连接，所述第三电阻的另一端连接第一场效应管的栅极，所述第二二极管的负极与所述开关电源芯片的GATE端连接且正极与所述第一场效应管的栅极连接；所述第一场效应管的漏极与所述变压器的第一初级线圈的第二端连接且还连接第三三极管的正极，所述第三三极管的负极连接有第四电阻和第二电容，所述第四电阻和所述第二电容的另一端均与所述变压器的第一初级线圈的第一端连接；
所述第一场效应管的源极连接与所述开关电源芯片的SENSE端连接且还连接有第五电阻，所述第五电阻的另一端与所述变压器的第二初级线圈的第二端连接；
所述开关电源芯片的GND端与所述变压器的第二初级线圈的第二端连接且FB端连接有第六电阻，所述第六电阻的另一端与所述光电耦合器的背光探测器的集电极连接且还连接有第三电容，所述第三电容的另一端与所述变压器的第二初级线圈的第二端连接。
本实用新型所述的智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路，其中，其特征在于，所述变压器的次级线圈的第一端接地且第二端连接有第四二极管，所述第四二极管的负极连接有第七电阻，所述第七电阻的另一端与所述光电耦合器的发光二极管的正极连接，所述光电耦合器的发光二极管的负极连接电压基准芯片的阴极且还连接有第四电容，所述第四电容的另一端连接有第八电阻，所述第八电阻的另一端与所述电压基准芯片的参考极连接；
所述电压基准芯片的参考极还连接有第九电阻和第十电阻，所述第十电阻的另一端与所述电压基准芯片的阳极连接并接地；
所述第四二极管的负极连接有电感，所述电感的另一端连接有储能电容，所述储能电容的正极与所述电感的另一端连接且负极接地；
所述电感的另一端为第三直流电的正极输出端与所述楼宇用电设备的电源正极连接，所述楼宇用电设备的电源负极接地。
本实用新型所述的智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路，其中，所述第二直流电的正极输出端连接第五二极管的正极，所述第五二极管的负极与所述第四二极管的负极连接；
所述交直流供电切换电路包括电压检测电路，所述电压检测电路包括第十一电阻和第十二电阻，所述第十一电阻与所述第一直流电的正极输出端连接且另一端与所述第十二电阻连接，所述第十二电阻的另一端接地；所述光伏发电电源电路为非隔离电源电路；
所述第十一电阻的另一端还连接有第十三电阻和第五电容，所述第五电容的另一端接地。
本实用新型所述的智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路，其中，所述交直流供电切换电路还包括微控制器和继电器以及第二场效应管；
所述继电器的第一常开端和第二常开端与所述220V交流市电的火线和零线一对一连接，所述继电器的第一公共端和第二公共端与所述整流桥的第一输入端和第二输入端一对一连接；
所述微控制器的P0.0端连接所述第二场效应管的栅极，所述第二场效应管的漏极与所述继电器的线圈的第二端连接且源极接地；所述继电器的线圈的第一端与5V直流电源的正极连接且还连接有第六二极管，所述第六二极管的负极与所述继电器的线圈的第一端连接且正极与所述继电器的线圈的第二端连接；
所述微控制器的P1.0端与所述第十三电阻的另一端连接。
本实用新型所述的智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路，其中，所述开关电源芯片的型号CR6850。
本实用新型所述的智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路，其中，所述微控制器的型号STC12C5410AD。
本实用新型的有益效果在于：光伏发电电源电路将外部的太阳能板输出的第一直流电进行稳压后输出第二直流电，交流电源电路将外部的220V交流市电整流降压成第三直流电；第三直流电的电压大于第二直流电的电压；默认使用第二直流电为楼宇用电设备提供电力供应，当第一直流电的电压低于额定电压时交直流供电切换电路启动交流电源电路使用第三直流电为楼宇用电设备提供电力供应，当第一直流电的电压高于额定电压时交直流供电切换电路关闭交流电源电路恢复使用第二直流电为楼宇用电设备提供电力供应；以实现在白天有使用太阳能板为楼宇用电设备提供电力供应，在夜晚或太阳能板供电不足的情况下使用220V交流市电为楼宇用电设备提供电力供应，实现交直流混合微电网协调供电,且成本低，占地面积小，安装维护简单。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：
图1是本实用新型较佳实施例的智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路的交流电源电路的电路原理图；
图2是本实用新型较佳实施例的智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路的电压检测电路的电路原理图；
图3是本实用新型较佳实施例的智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路的微控制器和继电器的电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
本实用新型较佳实施例的智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路如图1所示，同时参阅图2至图3；包括交直流供电切换电路(如图2和图3所示)；交直流供电切换电路连接有交流电源电路100和外部的光伏发电电源电路以及外部的楼宇用电设备，光伏发电电源电路用于将外部的太阳能板输出的第一直流电进行稳压后输出第二直流电，交流电源电路100用于将外部的220V交流市电整流降压成第三直流电；第三直流电的电压大于第二直流电的电压；
默认使用第二直流电为楼宇用电设备提供电力供应，当第一直流电的电压低于额定电压时交直流供电切换电路启动交流电源电路100使用第三直流电为楼宇用电设备提供电力供应，当第一直流电的电压高于额定电压时交直流供电切换电路关闭交流电源电路100恢复使用第二直流电为楼宇用电设备提供电力供应；
光伏发电电源电路与交流电源电路100连接；
光伏发电电源电路将外部的太阳能板输出的第一直流电进行稳压后输出第二直流电，交流电源电路100将外部的220V交流市电整流降压成第三直流电；第三直流电的电压大于第二直流电的电压；默认使用第二直流电为楼宇用电设备提供电力供应，当第一直流电的电压低于额定电压时交直流供电切换电路启动交流电源电路100使用第三直流电为楼宇用电设备提供电力供应，当第一直流电的电压高于额定电压时交直流供电切换电路关闭交流电源电路100恢复使用第二直流电为楼宇用电设备提供电力供应；以实现在白天有使用太阳能板为楼宇用电设备提供电力供应，在夜晚或太阳能板供电不足的情况下使用220V交流市电为楼宇用电设备提供电力供应，实现交直流混合微电网协调供电,且成本低，占地面积小，安装维护简单。
如图1所示，交流电源电路100包括：整流桥B1、开关电源芯片U1和变压器T1以及光电耦合器U2；
整流桥B1的正极输出端与变压器T1的第一初级线圈的第一端连接且负极输出端与变压器T1的第二初级线圈的第二端连接；
开关电源芯片U1的VDD端连接有第一电阻R11和第一电容C4，第一电阻R11的另一端连接第一二极管D5的负极，第一二极管D5的正极与变压器T1的第二初级线圈的第一端连接，第一电容C4的另一端与变压器T1的第二初级线圈的第二端连接；用于整流和滤波为开关电源芯片U1提供电力供应；
开关电源芯片U1的GATE端连接有第二电阻R4和第三电阻R6以及第二二极管D3，第二电阻R4的另一端与变压器T1的第二初级线圈的第二端连接，第三电阻R6的另一端连接第一场效应管Q1的栅极，第二二极管D3的负极与开关电源芯片U1的GATE端连接且正极与第一场效应管Q1的栅极连接；以进行分压和限流保护第一场效应管Q1；第一场效应管Q1的漏极与变压器T1的第一初级线圈的第二端连接且还连接第三三极管D4的正极，第三三极管D4的负极连接有第四电阻R9和第二电容C3，第四电阻R9和第二电容C3的另一端均与变压器T1的第一初级线圈的第一端连接；以进行起振产生交流电供变压器T1进行工作；
第一场效应管Q1的源极连接与开关电源芯片U1的SENSE端连接且还连接有第五电阻R10，第五电阻R10的另一端与变压器T1的第二初级线圈的第二端连接；以通过检测第五电阻R10上的电压换算出流过功率管的电流大小，进而通过调节第一场效应管Q1的工作占空比来调节功率；
开关电源芯片U1的GND端与变压器T1的第二初级线圈的第二端连接且FB端连接有第六电阻R5，第六电阻R5的另一端与光电耦合器U2的背光探测器的集电极连接且还连接有第三电容C1，第三电容C1的另一端与变压器T1的第二初级线圈的第二端连接；以通过光电耦合器U2进行变压器T1的次级线圈的输出电压的反馈，进而调节第一场效应管Q1的工作频率来进行稳压输出。
如图1和图2所示，变压器T1的次级线圈的第一端接地且第二端连接有第四二极管D2，第四二极管D2的负极连接有第七电阻R14，第七电阻R14的另一端与光电耦合器U2的发光二极管的正极连接，光电耦合器U2的发光二极管的负极连接电压基准芯片U3的阴极且还连接有第四电容C10，第四电容C10的另一端连接有第八电阻R16，第八电阻R16的另一端与电压基准芯片U3的参考极连接；设置电压基准芯片U3以使光电耦合器U2的发光二极管的发光电路随电压的变化而变化，供开关电源芯片U1的FB端检测出变压器T1的输出电压；
电压基准芯片U3的参考极还连接有第九电阻R18和第十电阻R17，第十电阻R17的另一端与电压基准芯片U3的阳极连接并接地；以满足电压基准芯片U3的使用需求；
第四二极管D2的负极连接有电感L1，电感L1的另一端连接有储能电容C9，储能电容C9的正极与电感L1的另一端连接且负极接地；储能电容C9以弥补在切换使用交流电源电路100供电时瞬间功率输出不足的情况；
电感L1的另一端为第三直流电的正极输出端与楼宇用电设备的电源正极连接，楼宇用电设备的电源负极接地。
如图1所示，第二直流电的正极输出端连接第五二极管D1的正极，第五二极管D1的负极与第四二极管D2的负极连接；以防止电流倒灌，同时进行进一步整流，
交直流供电切换电路包括电压检测电路200，电压检测电路200包括第十一电阻R102和第十二电阻R103，第十一电阻R102与第一直流电的正极输出端连接且另一端与第十二电阻R103连接，第十二电阻R103的另一端接地；其中，光伏发电电源电路为非隔离电源电路；
第十一电阻R102的另一端还连接有第十三电阻R104和第五电容C104，第五电容C104的另一端接地；电路简单成本低，体积小。
如图1和图3所示，交直流供电切换电路还包括微控制器U4和继电器K1以及第二场效应管Q2；
继电器K1的第一常开端和第二常开端与220V交流市电的火线和零线一对一连接，继电器K1的第一公共端和第二公共端与整流桥B1的第一输入端和第二输入端一对一连接；
微控制器U4的P0.0端连接第二场效应管Q2的栅极，第二场效应管Q2的漏极与继电器K1的线圈的第二端连接且源极接地；继电器K1的线圈的第一端与5V直流电源的正极连接且还连接有第六二极管D6，第六二极管D6的负极与继电器K1的线圈的第一端连接且正极与继电器K1的线圈的第二端连接；微控制器U4的P1.0端与第十三电阻R104的另一端连接；电路简单成本低，体积小。
如图1所示，开关电源芯片U1的型号CR6850；成本低，可以控制较大的输出功率和稳压输出。
如图3所示，微控制器U4的型号STC12C5410AD；具有模数转换功能，以进行电压检测。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路，包括交直流供电切换电路；其特征在于，所述交直流供电切换电路连接有交流电源电路和外部的光伏发电电源电路以及外部的楼宇用电设备，所述光伏发电电源电路用于将外部的太阳能板输出的第一直流电进行稳压后输出第二直流电，所述交流电源电路用于将外部的220V交流市电整流降压成第三直流电；所述第三直流电的电压大于所述第二直流电的电压；
默认使用第二直流电为所述楼宇用电设备提供电力供应，当所述第一直流电的电压低于额定电压时所述交直流供电切换电路启动所述交流电源电路使用所述第三直流电为所述楼宇用电设备提供电力供应，当所述第一直流电的电压高于所述额定电压时所述交直流供电切换电路关闭所述交流电源电路恢复使用第二直流电为所述楼宇用电设备提供电力供应；
所述光伏发电电源电路与所述交流电源电路连接。
2.根据权利要求1所述的智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路，其特征在于，所述交流电源电路包括：整流桥、开关电源芯片和变压器以及光电耦合器；
所述整流桥的正极输出端与所述变压器的第一初级线圈的第一端连接且负极输出端与所述变压器的第二初级线圈的第二端连接；
所述开关电源芯片的VDD端连接有第一电阻和第一电容，所述第一电阻的另一端连接第一二极管的负极，所述第一二极管的正极与所述变压器的第二初级线圈的第一端连接，所述第一电容的另一端与所述变压器的第二初级线圈的第二端连接；
所述开关电源芯片的GATE端连接有第二电阻和第三电阻以及第二二极管，所述第二电阻的另一端与所述变压器的第二初级线圈的第二端连接，所述第三电阻的另一端连接第一场效应管的栅极，所述第二二极管的负极与所述开关电源芯片的GATE端连接且正极与所述第一场效应管的栅极连接；所述第一场效应管的漏极与所述变压器的第一初级线圈的第二端连接且还连接第三三极管的正极，所述第三三极管的负极连接有第四电阻和第二电容，所述第四电阻和所述第二电容的另一端均与所述变压器的第一初级线圈的第一端连接；
所述第一场效应管的源极连接与所述开关电源芯片的SENSE端连接且还连接有第五电阻，所述第五电阻的另一端与所述变压器的第二初级线圈的第二端连接；
所述开关电源芯片的GND端与所述变压器的第二初级线圈的第二端连接且FB端连接有第六电阻，所述第六电阻的另一端与所述光电耦合器的背光探测器的集电极连接且还连接有第三电容，所述第三电容的另一端与所述变压器的第二初级线圈的第二端连接。
3.根据权利要求2所述的智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路，其特征在于，所述变压器的次级线圈的第一端接地且第二端连接有第四二极管，所述第四二极管的负极连接有第七电阻，所述第七电阻的另一端与所述光电耦合器的发光二极管的正极连接，所述光电耦合器的发光二极管的负极连接电压基准芯片的阴极且还连接有第四电容，所述第四电容的另一端连接有第八电阻，所述第八电阻的另一端与所述电压基准芯片的参考极连接；
所述电压基准芯片的参考极还连接有第九电阻和第十电阻，所述第十电阻的另一端与所述电压基准芯片的阳极连接并接地；
所述第四二极管的负极连接有电感，所述电感的另一端连接有储能电容，所述储能电容的正极与所述电感的另一端连接且负极接地；
所述电感的另一端为第三直流电的正极输出端与所述楼宇用电设备的电源正极连接，所述楼宇用电设备的电源负极接地。
4.根据权利要求3所述的智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路，其特征在于，所述第二直流电的正极输出端连接第五二极管的正极，所述第五二极管的负极与所述第四二极管的负极连接；
所述交直流供电切换电路包括电压检测电路，所述电压检测电路包括第十一电阻和第十二电阻，所述第十一电阻与所述第一直流电的正极输出端连接且另一端与所述第十二电阻连接，所述第十二电阻的另一端接地；所述光伏发电电源电路为非隔离电源电路；
所述第十一电阻的另一端还连接有第十三电阻和第五电容，所述第五电容的另一端接地。
5.根据权利要求4所述的智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路，其特征在于，所述交直流供电切换电路还包括微控制器和继电器以及第二场效应管；
所述继电器的第一常开端和第二常开端与所述220V交流市电的火线和零线一对一连接，所述继电器的第一公共端和第二公共端与所述整流桥的第一输入端和第二输入端一对一连接；
所述微控制器的P0.0端连接所述第二场效应管的栅极，所述第二场效应管的漏极与所述继电器的线圈的第二端连接且源极接地；所述继电器的线圈的第一端与5V直流电源的正极连接且还连接有第六二极管，所述第六二极管的负极与所述继电器的线圈的第一端连接且正极与所述继电器的线圈的第二端连接；
所述微控制器的P1.0端与所述第十三电阻的另一端连接。
6.根据权利要求2所述的智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路，其特征在于，所述开关电源芯片的型号CR6850。
7.根据权利要求5所述的智能楼宇***的交直流混合微电网协调供电电路，其特征在于，所述微控制器的型号STC12C5410AD。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |