一種戶用防逆流控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種戶用防逆流控制器，包括：包括中央處理器、電壓過零檢測模塊、可控硅控制模塊和電源模塊，所述中央處理器分別與電壓過零檢測模塊、可控硅控制模塊和電源模塊電連接。本實用新型屬于光伏產(chǎn)品，可以防止小型光伏發(fā)電系統(tǒng)直接上網(wǎng)，影響電網(wǎng)的質(zhì)量，同時又不影響電網(wǎng)直接接入發(fā)電系統(tǒng)，保證發(fā)電量不夠用時隨時從電網(wǎng)獲得補給。該戶用防逆流控制器，簡單、方便、可靠、便宜，很適合戶用。
【專利說明】一種戶用防逆流控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種光伏發(fā)電產(chǎn)品，特別是涉及一種戶用防逆流控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]三十年來我國經(jīng)濟快速增長，各項建設取得巨大成就，但也付出了巨大的資源和環(huán)境被破壞的代價，群眾對環(huán)境污染問題反應強烈。傳統(tǒng)能源的消耗量越來越大，溫室氣體排放引起全球氣候變暖，備受國際社會廣泛關(guān)注。太陽能作為一種優(yōu)越的無污染、可再生能源受到世界各國的重視，發(fā)達國家都在大力發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)。在我國，為了引導人們廣泛的應用光伏，國家出臺了一系列政策，希望把獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)推廣到千家萬戶。在光伏自給式發(fā)電系統(tǒng)中，供電部門為了保護電網(wǎng)不受污染和影響，不允許自給式光伏發(fā)電系統(tǒng)向電網(wǎng)送電，這就需要用到一種設備一戶用防逆流控制器，該控制器只允許電網(wǎng)的電輸送給用戶，不允許用戶側(cè)多余的電輸送給電網(wǎng)，而目前這種設備一般比較大型、價格昂貴，難于滿足戶用自給式光伏發(fā)電系統(tǒng)的推廣需要，這里給出一種經(jīng)濟、簡單、實用、可靠的戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)管理器，以推動光伏發(fā)電系統(tǒng)迅速走進億萬家庭。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于提供一種用防逆流控制器，該戶用防逆流控制器保證供電電網(wǎng)的電輸送給用戶，而禁止用戶端光伏發(fā)電側(cè)多余的電輸送給電網(wǎng)，可以保護電網(wǎng)不受污染和影響。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采取的技術(shù)方案如下:本實用新型戶用防逆流控制器包括中央處理器、電壓過零檢測模塊、可控硅控制模塊和電源模塊，所述中央處理器分別與電壓過零檢測模塊、可控硅控制模塊和電源模塊電連接。
[0005]進一步地，本實用新型所述電壓過零檢測模塊包括線性光偶U9、第一限流電阻R2、整流二極管D4、濾波電容ClO和上拉電阻Rl，所述線性光偶U9的第I腳分別與中央處理器的P3.3腳和上拉電阻Rl的第一端電連接，線性光偶U9的第2腳分別與濾波電容ClO的一端和電源模塊的電源地電連接，濾波電容ClO的另一端與上拉電阻Rl的第一端電連接，線性光偶U9的第3腳和供電電網(wǎng)的N線連接，線性光偶U9的第4腳與整流二極管D4的輸出端電連接；所述整流二極管D4的輸入端與第一限流電阻R2的一端電連接，第一限流電阻R2的另一端與供電電網(wǎng)的火線電連接，上拉電阻Rl的第二端與電源模塊的電源VCC電連接。
[0006]本實用新型當電壓過零檢測模塊檢測到電網(wǎng)的火線電壓運行到零點時，電壓過零檢測模塊能夠向中央處理器的具有外中斷功能的管腳發(fā)送脈沖，使中央處理器產(chǎn)生中斷；
[0007]當中央處理器產(chǎn)生中斷時，在供電電網(wǎng)的電壓正半周時，中央處理器控制可控硅控制模塊的正向可控硅導通，并控制反向可控硅關(guān)閉；在供電電網(wǎng)的電壓負半周時，中央處理器I控制可控硅控制模塊的正向可控硅關(guān)閉，并控制反向可控硅導通。
[0008]進一步地，本實用新型所述可控硅控制模塊包括兩組可控硅控制電路，第一組可控硅控制電路包含正向可控硅BTAl、第一光耦U3和第一限流電阻R5，正向可控硅BTAl的第一腳同時與光伏發(fā)電系統(tǒng)的火線LI和電源模塊中的第三整流橋D3的第二腳電連接，正向可控硅BTAl的第二腳與供電電網(wǎng)的火線L電連接，正向可控硅BTAl的第三腳與第一光耦U3的第一腳電連接，第一光耦U3的第二腳與電源模塊中的第三整流橋D3的第四腳電連接，第一光耦U3的第三腳與電源模塊的第一整流橋Dl的第二腳電連接，第一光耦U3的第四腳與第一限流電阻R5的一端電連接，第一限流電阻R5的另一端與第一三極管Ql的集電極C電連接，第一三極管Ql的發(fā)射極E與電源模塊的電源地電連接，第一三極管Ql的基極B和第四電阻R4的一端電連接，第四電阻R4的另一端與中央處理器的一個具有I/O功能的管腳Jl電連接；
[0009]第二組可控硅控制電路包含反向可控硅BTA2、第二光耦U4和第二限流電阻R6，反向可控硅BTA2的第一腳同時與供電電網(wǎng)的火線L和電源模塊中的第三整流橋D3的第二腳電連接，反向可控硅BTA2的第二腳與光伏發(fā)電系統(tǒng)的火線LI電連接，反向可控硅BTA2的第三腳與第二光耦U4的第一腳電連接，第二光耦U4的第二腳與電源模塊中的第二整流橋D2的第四腳電連接，第二光耦U4的第三腳與電源模塊的第一整流橋Dl的第二腳電連接，第二光耦U4的第四腳與第二限流電阻R6的一端電連接，第二限流電阻R6的另一端與第二三極管Q2的集電極C電連接，第二三極管Q2的發(fā)射極E與電源模塊的電源地電連接，第二三極管Q2的基極B和第三電阻R3的一端電連接，第三電阻R3的另一端和與中央處理器的另一個具有I/O功能的管腳J2電連接。
[0010]進一步地，本實用新型還包括無線RWNS通訊模塊，所述中央處理器、電源模塊分別與無線RWNS通訊模塊電連接；所述無線RWNS通訊模塊用于將來自上位機的控制命令發(fā)送給中央處理器，中央處理器能夠根據(jù)該控制命令將光伏發(fā)電系統(tǒng)從供電電網(wǎng)上斷開而脫離供電電網(wǎng)運行。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:本實用新型屬于光伏產(chǎn)品，可以防止小型光伏發(fā)電系統(tǒng)直接上網(wǎng)，影響電網(wǎng)的質(zhì)量，同時又不影響電網(wǎng)直接接入發(fā)電系統(tǒng)，保證發(fā)電量不夠用時隨時從電網(wǎng)獲得補給；可采用無線通訊傳輸數(shù)據(jù)，無需布通訊線，施工方便。該戶用防逆流控制器結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、可靠、成本低，很適合戶用，更加適合我們的國情。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0013]圖2是本實用新型的一種中央處理器的電路原理圖；
[0014]圖3是本實用新型的一種電壓過零檢測模塊的電路原理圖；
[0015]圖4是本實用新型的一種可控硅控制模塊的電路原理圖；
[0016]圖5是本實用新型的一種電源模塊的電路原理圖；
[0017]圖6是本實用新型的一種中央處理模塊與無線RWNS通訊模塊的電路連接關(guān)系圖；
[0018]圖7是220V交流電的過零波形圖。
【具體實施方式】[0019]參見圖1，本實用新型戶用防逆流控制器主要包括中央處理器1、電壓過零檢測模塊2、可控硅控制模塊3、電源模塊4、無線RWNS通訊模塊5，所述中央處理器I分別與電壓過零檢測模塊2、可控硅控制模塊3、電源模塊4、無線RWNS通訊模塊5電連接。
[0020]參見圖2，中央處理器I采用具有一定存儲容量的單片機即可。作為本實用新型第一種實施方式，如圖2所示，Ul選用的是ATMEL公司生產(chǎn)的AT2501芯片；Y1是單片機的外晶振，選用11.0592MHz的晶振即可；C7和C8是外晶振的匹配電容，可選用20PF。晶振Y1、電容C9和ClO組成單片機Ul的振蕩器。電阻Rl和電容C9構(gòu)成一個上電復位電路，保證單片機上電后能可靠復位，保證單片機可靠地開始工作。這部分電路是核心，中央處理器I的P3.3腳(第7腳)與電壓過零檢測模塊2中的線性光耦U5第一腳電連接；中央處理器I的Pl.3 (第15腳)、Pl.5腳分別與可控硅控制模塊3的電阻R5、R6電連接。
[0021]作為本實用新型的一種實施方式，如圖3所示，電壓過零檢測模塊2包括線性光偶U9、第一限流電阻R2、整流二極管D4、濾波電容ClO和上拉電阻R1，線性光偶U9的第I腳分別與中央處理器I的P3.3腳和上拉電阻Rl的第一端電連接，線性光偶U9的第2腳分別與濾波電容ClO的一端和電源模塊4的電源地電連接，濾波電容ClO的另一端與上拉電阻Rl的第二端電連接,線性光偶U9的第3腳和供電電網(wǎng)的N線連接，線性光偶U9的第4腳與整流二極管D4的輸出端電連接；整流二極管D4的輸入端與第一限流電阻R2的一端電連接，第一限流電阻R2的另一端與供電電網(wǎng)的火線電連接，上拉電阻Rl的另一端與電源模塊4的電源VCC電連接。
[0022]線性光偶U9可選用817B型號。限流電阻R2可選用阻值為100K功率為IW的電阻。整流二極管D4可選用IN4007型號，目的是把交流變直流。上拉電阻Rl可選用阻值為30K功率為1/8W的普通電阻。濾波電容ClO可選用0.1uF普通電容。電壓過零檢測模塊2的作用是當供電電網(wǎng)的電壓(正弦波)過零時，在中央處理器I的具有外中斷功能的腳(如圖2所示的P3.3腳)上產(chǎn)生一個下降沿。中央處理器I在這個下降沿到來時，引發(fā)中斷，實施控制的功能。如圖7所示，電壓過零檢測模塊2在電壓運行時會在B、D點(電壓過零點)產(chǎn)生一個下降沿。
[0023]作為本實用新型的一種實施方式，如圖4所示，可控硅控制模塊3包括兩組可控硅控制電路。其中，第一組可控硅控制電路包含正向可控硅BTAl (從供電電網(wǎng)到光伏發(fā)電系統(tǒng)的方向為正向)、第一光I禹U3和第一限流電阻R5,正向可控娃BTAl的第一腳同時與光伏發(fā)電系統(tǒng)的火線LI和電源模塊4中的第三整流橋D3的第二腳電連接，正向可控硅BTAl的第二腳與供電電網(wǎng)的火線L電連接，正向可控硅BTAl的第三腳與第一光耦U3的第一腳電連接，第一光耦U3的第二腳與電源模塊4中的第三整流橋D3的第四腳電連接，第一光耦U3的第三腳與電源模塊4的第一整流橋Dl的第二腳電連接，第一光耦U3的第四腳與第一限流電阻R5的一端電連接，第一限流電阻R5的另一端與第一三極管Ql的集電極C電連接，第一三極管Ql的發(fā)射極E與電源模塊4的電源地電連接，第一三極管Ql的基極B和第三電阻R4的一端電連接，第三電阻R4的另一端與中央處理器I的一個具有I/O功能的管腳Jl電連接。
[0024]第二組可控硅控制電路包含反向可控硅BTA2(從光伏發(fā)電系統(tǒng)到供電電源的方向為反向)、第二光I禹U4和第二限流電阻R6。其中，反向可控娃BTA2的第一腳同時與供電電網(wǎng)的火線L和電源模塊4中的第三整流橋D3的第二腳電連接，反向可控硅BTA2的第二腳與光伏發(fā)電系統(tǒng)的火線LI電連接，反向可控硅BTA2的第三腳與第二光耦U4的第一腳電連接，第二光耦U4的第二腳與電源模塊4中的第二整流橋D2的第四腳電連接，第二光耦U4的第三腳與電源模塊4的第一整流橋Dl的第二腳電連接，第二光耦U4的第四腳與第二限流電阻R6的一端電連接，第二限流電阻R6的另一端與第二三極管Q2的集電極C電連接，第二三極管Q2的發(fā)射極E與電源模塊4的電源地電連接，第二三極管Q2的基極B和第四電阻R3的一端電連接，第四電阻R3的另一端和與中央處理器I的另一個具有I/O功能的管腳J2電連接。
[0025]可控硅BTAl和可控硅BTA2可選用可控硅ATMEL449，第一光耦U3和第二光耦U4可選用M0C3021，第一限流電阻R5和第二限流電阻R6可選用阻值為IK功率為1/8W的普通電阻。第一三極管Q1、第二三極管Q2可選用PE8050三極管，第三電阻R3、第四R4可選用阻值為2K功率為1/8W的普通電阻。圖4所示的可控硅控制模塊3實際上就是兩個反并聯(lián)的單向可控硅控制電路，其中，第一組可控硅控制電路控制正向?qū)娏?，第二組可控硅控制電路控制反向?qū)娏?，通過可控硅控制模塊3可以實現(xiàn)電流的單方向流動。
[0026]圖5示出了電源模塊4的一種通用電路實施方式，也可選用杭州源牌科技有限公司生產(chǎn)的YRP04模塊。如圖5所示，在電源模塊4中，Tl是一個變壓器，作用是把AC220V變成兩組AC5V，可選用的是功率為2W的兩組輸出均為5V的普通低頻變壓器；第一整流橋D1、第二整流橋D2、第三整流橋D3可選用MB6S，第二電容C2為濾波電容，可選用0.1uF普通電容；第一電容Cl、第五電容C5、第六電容C6為穩(wěn)壓電容，均可選用1000Uf/25V普通電解電容；U2為三端穩(wěn)壓芯片7805，可選用ST (意法半導體)公司生產(chǎn)的ST7805 ;第四電容C4為濾波電容，可選用0.1uF普通電容；第三電容C3為穩(wěn)壓電容，可選用220Uf/16V普通電解電容；電源模塊4可為整個儀表提供可靠穩(wěn)定工作電源。其中VAl是提供給可控硅BTAl的正向偏壓，VA2是提供給可控硅BTA2的正向偏壓，目的是保證可控硅BTAl和可控硅BTAl可靠導通。
[0027]使用線LI連接到可控硅BTl的第一腳和可控硅BT2的第二腳，供電電網(wǎng)與光伏發(fā)電系統(tǒng)具有完全相同的相位和頻率。如圖7所示，供電電網(wǎng)的電壓波形圖是一個正弦波，當供電電網(wǎng)的電壓運行到B點，電壓過零檢測模塊2會在中央處理器I的P3.3腳上產(chǎn)生一個下降沿，引發(fā)中央處理器I產(chǎn)生中斷(外中斷可設置為最高優(yōu)先級);中央處理器I開始執(zhí)行中斷程序，控制可控硅控制模塊3控制可控硅BTAl導通(中央處理器I的Pl.5腳等于1)，中央處理器I控制可控硅BTA2的關(guān)閉(中央處理器I的Pl.3腳等于0)，在電源的這個負半周內(nèi)(B點到C點也就是0.01秒-0.02秒)電流只能從LI流動到L (也就是電能只能從供電電網(wǎng)輸送給光伏發(fā)電系統(tǒng))，到了 C點(0.02秒)后中央處理器I開始控制可控硅控制模塊3，控制可控硅BTAl關(guān)斷(中央處理器I的Pl.5腳等于0)，控制可控硅BTA2導通(中央處理器I的Pl.3腳等于I )，在電源的這個正半周內(nèi)(C點到D點也就是0.02秒-0.03秒)，電流只能通過BTA2單向從L流動到LI (也就是電能只能從供電電網(wǎng)輸送給光伏發(fā)電系統(tǒng))，電源下個周期到來時(在D點也就是0.03秒)，電壓過零檢測模塊2重新在中央處理器I的P3.3腳上產(chǎn)生一個下降沿。繼續(xù)重復以上的控制，就是這樣周而復始地控制電流的單向流動，實現(xiàn)電能只能從供電電網(wǎng)輸送給戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)，禁止戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)把多余的電能輸送給電網(wǎng)，達到防逆流的控制目的。
[0028]如果進一步將中央處理器1、電源模塊4分別與無線RWNS通訊模塊5電連接，則中央處理器I可以定時地將自身的運行參數(shù)和故障等各種信息通過無線RWNS通訊模塊5傳輸給上位機，同時通過無線RWNS通訊模塊5接收來自上位機的控制命令(如將光伏發(fā)電系統(tǒng)從供電電網(wǎng)上斷開而脫離供電電網(wǎng)運行等)，從而實現(xiàn)安全的目的。無線RWNS通訊模塊5可選用杭州源牌環(huán)境科技有限公司生產(chǎn)的無線RWNS通訊模塊。如圖6所示，中央處理器I的11腳、9腳、8腳、6腳、14腳、13腳、12腳分別對應地與無線RWNS通訊模塊5的I腳、2腳、3腳、4腳、5腳、6腳、7腳電連接。無線RWNS通訊模塊5的8腳、9腳分別對應地與電源模塊4的電源VCC和地電連接。
【權(quán)利要求】
1.一種戶用防逆流控制器，其特征在于:包括中央處理器(I)、電壓過零檢測模塊(2)、可控硅控制模塊(3)和電源模塊(4)，所述中央處理器(I)分別與電壓過零檢測模塊(2)、可控硅控制模塊(3)和電源模塊(4)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戶用防逆流控制器，其特征在于:所述電壓過零檢測模塊(2)包括線性光偶U9、第一限流電阻R2、整流二極管D4、濾波電容ClO和上拉電阻R1，所述線性光偶U9的第I腳分別與中央處理器(I)的P3.3腳和上拉電阻Rl的第一端電連接，線性光偶U9的第2腳分別與濾波電容ClO的一端和電源模塊(4)的電源地電連接，濾波電容ClO的另一端與上拉電阻Rl的第一端電連接,線性光偶U9的第3腳和供電電網(wǎng)的N線連接，線性光偶U9的第4腳與整流二極管D4的輸出端電連接；所述整流二極管D4的輸入端與第一限流電阻R2的一端電連接，第一限流電阻R2的另一端與供電電網(wǎng)的火線電連接，上拉電阻Rl的第二端與電源模塊(4)的電源VCC電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的戶用防逆流控制器，其特征在于:所述可控硅控制模塊(3)包括兩組可控硅控制電路，第一組可控硅控制電路包含正向可控硅BTA1、第一光耦U3和第一限流電阻R5,正向可控娃BTAl的第一腳同時與光伏發(fā)電系統(tǒng)的火線LI和電源模塊(4)中的第三整流橋D3的第二腳電連接，正向可控硅BTAl的第二腳與供電電網(wǎng)的火線L電連接，正向可控娃BTAl的第三腳與第一光稱U3的第一腳電連接,第一光稱U3的第二腳與電源模塊(4)中的第三整流橋D3的第四腳電連接，第一光耦U3的第三腳與電源模塊(4)的第一整流橋Dl的第二腳電連接，第一光耦U3的第四腳與第一限流電阻R5的一端電連接，第一限流電阻R5的另一端與第一三極管Ql的集電極C電連接,第一三極管Ql的發(fā)射極E與電源模塊(4)的電源地電連接，第一三極管Ql的基極B和第四電阻R4的一端電連接，第四電阻R4的另一端與中央處理器(I)的一個具有I/O功能的管腳Jl電連接； 第二組可控硅控制電路包含反向可控硅BTA2、第二光耦U4和第二限流電阻R6，反向可控硅BTA2的第一腳同時與供電電網(wǎng)的火線L和電源模塊(4)中的第三整流橋D3的第二腳電連接，反向可控硅BTA2的第二腳與光伏發(fā)電系統(tǒng)的火線LI電連接，反向可控硅BTA2的第三腳與第二光耦U4的第一腳電連接，第二光耦U4的第二腳與電源模塊(4)中的第二整流橋D2的第四腳電連接，第二光耦U4的第三腳與電源模塊(4)的第一整流橋Dl的第二腳電連接，第二光耦U4的第四腳與第二限流電阻R6的一端電連接，第二限流電阻R6的另一端與第二三極管Q2的集電極C電連接，第二三極管Q2的發(fā)射極E與電源模塊(4)的電源地電連接，第二三極管Q2的基極B和第三電阻R3的一端電連接，第三電阻R3的另一端和與中央處理器(I)的另一個具有I/O功能的管腳J2電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的戶用防逆流控制器，其特征在于:還包括無線RWNS通訊模塊(5)，所述中央處理器(I)、電源模塊(4)分別與無線RWNS通訊模塊(5)電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的戶用防逆流控制器，其特征在于:還包括無線RWNS通訊模塊(5 )，所述中央處理器(I )、電源模塊(4 )分別與無線RWNS通訊模塊(5 )電連接。
【文檔編號】H02J3/38GK203826983SQ201420116461
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月15日
【發(fā)明者】朱好仁, 曾林春, 陳資博, 蘇森良 申請人:杭州國電能源環(huán)境設計研究院有限公司