本發(fā)明涉及太陽能空調(diào)領(lǐng)域，特別涉及一種具有充電和放電功能的太陽能控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

太陽能空調(diào)系統(tǒng)由太陽能電池、控制器、蓄電池和變頻空調(diào)器等部分組成?，F(xiàn)有的太陽能空調(diào)系統(tǒng)存在如下缺陷：控制器防雷保護措施不力，影響系統(tǒng)安全性能；蓄電池的多個單體蓄電池之間的容量和自放電不可避免的存在不一致的情形，影響蓄電池壽命。

另外，當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)的幾個陰雨天時，蓄電池的電力不足以維持被供電設(shè)備工作的需要，這將會影響被供電設(shè)備的正常工作，要解決該問題，可以加大蓄電池和太陽能電池板的容量，這樣就不可避免需要敷設(shè)電源線，就會帶來大量施工和高額成本，其成本會大幅度上升。另外，電磁干擾也會影響太陽能空調(diào)系統(tǒng)，其使用時可靠性不高。

逆變器通常用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，其在直流側(cè)通常包括有直流側(cè)儲能電容。當(dāng)逆變器停止工作時，儲存在直流側(cè)儲能電容上的電能需要快速的釋放掉。尤其是轉(zhuǎn)換電壓較高的逆變器，其在停止工作時，儲存在直流側(cè)儲能電容上的電能的危險性更大。故在斷開逆變器的電源使其停止工作時，需要極快的將其直流側(cè)儲能電容上的電能釋放掉。

傳統(tǒng)的放電電路通常直接在直流側(cè)儲能電容的正負極間接上一個電阻，通過該電阻來消耗掉該流側(cè)儲能電容上的電能。當(dāng)逆變器正常運行時，電阻一直并聯(lián)于直流側(cè)儲能電容的兩端，由于直流側(cè)儲能電容是直接并聯(lián)于逆變器的直流側(cè)的輸入端上，即逆變器的直流側(cè)的正極端和負極端之間的電壓直接加載于電阻上，所以電阻一直消耗著電能，這種電容放電方式使得能量損耗較大。同時，由于電阻長期在高壓下工作，電阻容易溫度過高且容易損壞，故其不僅縮短了電阻的壽命，同時也降低了逆變器工作的安全可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種可以有效防雷、提高系統(tǒng)安全性能、安裝方便、成本較低、可靠性較高、能耗較低的具有充電和放電功能的太陽能控制系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種具有充電和放電功能的太陽能控制系統(tǒng)，包括太陽能電池、太陽能控制器、蓄電池和變頻空調(diào)器，所述太陽能控制器包括充電電路、控制電路、防雷電路和放電電路，所述變頻空調(diào)器包括逆變電路和壓縮機，所述太陽能電池與所述充電電路連接，所述充電電路通過所述控制電路與所述放電電路連接，所述充電電路和放電電路還均與所述蓄電池連接，所述控制電路通過所述防雷電路與所述蓄電池連接，所述放電電路還通過所述逆變電路與所述壓縮機連接；

所述充電電路包括第二十一二極管、第二十二二極管、第二十三發(fā)光二極管、第二十電阻、第二十一電阻、第二十二電阻、第二十三電阻、第二十四電阻、第二十五電阻、第二十六電阻、第二十七電阻、第二十八電阻、第二十一熱敏電阻、第二十二熱敏電阻、第二十一三極管、第二十一電容、第二十二電容和第二十一充電管理芯片，所述第二十一二極管的陽極與所述太陽能電池的正極連接，所述第二十一二極管的陰極分別與所述第二十一電容的一端、第二十電阻的一端、第二十一電阻的一端、第二十三電阻的一端、第二十一熱敏電阻的一端連接，所述第二十一電容的另一端接地并與所述充電管理芯片的第六引腳連接，所述第二十電阻的另一端與所述充電管理芯片的第三引腳連接，所述第二十一電阻的另一端分別與所述第二十二電阻的一端和充電管理芯片的第八引腳連接，所述第二十二電阻的另一端與所述充電管理芯片的第一引腳連接，所述第二十三電阻的另一端分別與所述第二十四電阻的一端和第二十一三極管的發(fā)射極連接，所述第二十四電阻的另一端與所述充電管理芯片的第一引腳連接，所述第二十一三極管的基極通過所述第二十五電阻與所述充電管理芯片的第七引腳連接，所述第二十一三極管的集電極通過所述第二十六電阻與所述第二十二二極管的陽極連接，所述第二十二二極管的陰極分別與所述充電管理芯片的第二引腳、第二十二電容的一端和蓄電池的正極連接，所述第二十二電容的另一端接地，所述第二十一熱敏電阻的另一端分別與所述第二十八電阻的一端和第二十二熱敏電阻的一端連接，所述第二十八電阻的另一端與所述充電管理芯片的第四引腳連接，所述第二十二熱敏電阻的另一端接地，所述充電管理芯片的第五引腳通過所述第二十七電阻與所述第二十三發(fā)光二極管的陽極連接，所述第二十三發(fā)光二極管的陰極接地；

所述逆變電路的直流側(cè)包括第四十一儲能電容，所述第四十一儲能電容的一端與所述逆變電路的直流側(cè)的正極輸入端連接，所述第四十一儲能電容的另一端與所述逆變電路的直流側(cè)的負極輸入端連接，所述逆變電路的直流側(cè)的負極輸入端接地，所述放電電路包括與所述第四十一儲能電容并聯(lián)的放電控制單元和放電支路，所述放電控制單元包括第四十一電阻、第四十二電阻、第四十四電阻、第四十二電容和第四十一三極管，所述放電支路包括第四十五放電電阻和第四十二MOS管，所述第四十一三極管的基極通過所述第四十一電阻連接所述逆變電路的電源信號輸出端，所述第四十一三極管的集電極分別與所述第四十二電阻的一端、第四十四電阻的一端和第四十二電容的一端連接，所述第四十二電阻的另一端與所述逆變電路的直流側(cè)的正極輸入端連接，所述第四十一三極管的發(fā)射極和第四十四電阻的另一端均接地，所述第四十二MOS管的柵極與所述第四十二電容的另一端連接，所述第四十二MOS管的漏極通過所述第四十五放電電阻與所述逆變電路的直流側(cè)的正極輸入端連接，所述第四十二MOS管的源極接地。

在本發(fā)明所述的具有充電和放電功能的太陽能控制系統(tǒng)中，所述放電控制單元還包括第四十三電阻，所述第四十一三極管的發(fā)射極通過所述第四十三電阻接地。

在本發(fā)明所述的具有充電和放電功能的太陽能控制系統(tǒng)中，所述放電控制單元還包括第四十三電容，所述第四十三電容與所述第四十三電阻并聯(lián)。

在本發(fā)明所述的具有充電和放電功能的太陽能控制系統(tǒng)中，所述放電支路還包括第四十六電阻，所述第四十二MOS管的源極通過所述第四十六電阻接地。

在本發(fā)明所述的具有充電和放電功能的太陽能控制系統(tǒng)中，所述第四十一三極管為NPN型三極管。

在本發(fā)明所述的具有充電和放電功能的太陽能控制系統(tǒng)中，所述第四十二MOS管為N溝道MOS管。

實施本發(fā)明的具有充電和放電功能的太陽能控制系統(tǒng)，具有以下有益效果：由于設(shè)有防雷電路，這樣就可以有效防雷，提高系統(tǒng)安全性能；太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，充電管理芯片對整個充電電路進行管理，保證空調(diào)能量需要，同時可以避免敷設(shè)電源線帶來的大量施工和高額成本，還能減少電磁干擾對系統(tǒng)的影響，放電電路主要通過第四十一三極管及第四十二MOS管的通斷來控制放電支路在需要的時候進行工作，從而提高放電電路工作的安全可靠性及減少能量的損耗；所以其可以有效防雷、提高系統(tǒng)安全性能、安裝方便、成本較低、可靠性較高、能耗較低。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明具有充電和放電功能的太陽能控制系統(tǒng)一個實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為所述實施例中充電電路的電路原理圖；

圖3為所述實施例中放電電路的電路原理圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在本發(fā)明具有充電和放電功能的太陽能控制系統(tǒng)實施例中，該具有充電和放電功能的太陽能控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。圖1中，該具有充電和放電功能的太陽能控制系統(tǒng)包括太陽能電池PV、太陽能控制器1、蓄電池BAT和變頻空調(diào)器2，其中，太陽能控制器1包括充電電路11、控制電路12、防雷電路14和放電電路13，變頻空調(diào)器2包括逆變電路21和壓縮機22，太陽能電池PV與充電電路11連接，充電電路11通過控制電路12與放電電路13連接，充電電路11和放電電路13還均與蓄電池BAT連接，控制電路12通過防雷電路14與蓄電池BAT連接，放電電路13還通過逆變電路21與壓縮機22連接。太陽能電池PV是將太陽的輻射轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池BAT中存儲起來，或推動變頻空調(diào)器2工作。太陽能控制器1的作用是控制整個具有充電和放電功能的太陽能控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池BAT起到過充電保護和過放電保護的作用。蓄電池BAT的作用是在有光照時將太陽能電池PV所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。變頻空調(diào)器2作為交流負載，可以方便地調(diào)速。

太陽能控制器1通過其防雷電路14可以有效防雷，增強系統(tǒng)的防雷能力，提高系統(tǒng)的安全性能，蓄電池BAT在不損失太陽能轉(zhuǎn)換能量的前提下，提高了蓄電池組3的充電效率及太陽能電源的實際使用效率，蓄電池BAT進行充電的同時又可以保證蓄電池BAT的活性，避免了蓄電池BAT發(fā)生沉積，從而較大程度的延長了蓄電池BAT的壽命。

圖2為本實施例中充電電路的電路原理圖，圖2中，充電電路11包括第二十一二極管D21、第二十二二極管D22、第二十三發(fā)光二極管LED23、第二十電阻R20、第二十一電阻R21、第二十二電阻R22、第二十三電阻R23、第二十四電阻R24、第二十五電阻R25、第二十六電阻R26、第二十七電阻R27、第二十八電阻R28、第二十一熱敏電阻RT21、第二十二熱敏電阻RT22、第二十一三極管Q21、第二十一電容C21、第二十二電容C22和第二十一充電管理芯片U21，其中，第二十電阻R20、第二十四電阻R24、第二十六電阻R26和第二十八電阻R28均為限流電阻，用于進行過流保護，提高系統(tǒng)的安全性能。

其中，第二十一二極管D21的陽極與太陽能電池的正極PV+連接，第二十一二極管D21的陰極分別與第二十一電容C21的一端、第二十電阻R20的一端、第二十一電阻R21的一端、第二十三電阻R23的一端、第二十一熱敏電阻RT21的一端連接，第二十一電容C21的另一端接地并與充電管理芯片U21的第六引腳連接，第二十電阻R20的另一端與充電管理芯片U21的第三引腳連接，第二十一電阻R21的另一端分別與第二十二電阻R22的一端和充電管理芯片U21的第八引腳連接，第二十二電阻R22的另一端與充電管理芯片U21的第一引腳連接，第二十三電阻R23的另一端分別與第二十四電阻R24的一端和第二十一三極管Q21的發(fā)射極連接，第二十四電阻R24的另一端與充電管理芯片U21的第一引腳連接。

本實施例中，第二十一三極管Q21的基極通過第二十五電阻R25與充電管理芯片U21的第七引腳連接，第二十一三極管Q21的集電極通過第二十六電阻R26與第二十二二極管D22的陽極連接，第二十二二極管D22的陰極分別與充電管理芯片U21的第二引腳、第二十二電容C22的一端和蓄電池的正極BAT+連接，第二十二電容C22的另一端接地，第二十一熱敏電阻RT21的另一端分別與第二十八電阻R28的一端和第二十二熱敏電阻RT22的一端連接，第二十八電阻R28的另一端與充電管理芯片U21的第四引腳連接，第二十二熱敏電阻RT22的另一端接地，充電管理芯片U21的第五引腳通過第二十七電阻R27與第二十三發(fā)光二極管LED23的陽極連接，第二十三發(fā)光二極管LED23的陰極接地。

本實施例中，充電管理芯片U21的第一引腳為充電電流感測輸入，第二引腳為蓄電池電壓輸入，第三引腳為工作電源輸入，第四引腳為溫度感測輸入，第五引腳為充電狀態(tài)輸出，第六引腳為工作電源地輸入，第七引腳為充電控制輸出，第八引腳為充電速率補償輸入。太陽能電池板PV為該充電電路11提供充電電壓，第二十一二極管D21用于反向截止，防止充電電路11反向送電，第二十一電容C21是充電管理芯片U21的濾波電容，第二十二電容C22是輸出充電電壓的濾波電容，第二十二二極管D21用于反向截止，防止因為第二十一三極管Q21存在漏電流而導(dǎo)致蓄電池BAT的電量損耗。

本實施例中，充電管理芯片U21的第一引腳能夠檢測第二十三電阻R23的壓降，從而控制充電電流大小，第二引腳用于檢測充電電壓和電池電壓，第三引腳和第六引腳用于接入工作電源，第四引腳可以通過第二十一熱敏電阻RT11和第二十二熱敏電阻RT22檢測蓄電池BAT的溫度，防止在蓄電池BAT的溫度過高時充電，由于該充電電路11不需檢測蓄電池BAT的溫度，故將第二十一熱敏電阻RT11和第二十二熱敏電阻RT22設(shè)為相同阻值，第五引腳為充電狀態(tài)輸出，在充電時第二十三發(fā)光二極管LED23亮，充滿后第二十三發(fā)光二極管LED23滅，第七引腳通過第二十五電阻R25控制第二十一三極管Q21通過的電流大小，從而起到控制充電電流的作用，第八引腳通過檢測第二十一電阻R21和第二十二電阻R22之間的分壓，以補償蓄電池BAT的內(nèi)部阻抗和電路中的壓降，從而提高充電速率。

該充電電路11能夠利用太陽能電池PV向蓄電池BAT補充電能，其中太陽能電池PV把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，充電管理芯片U21對整個充電電路11進行管理，保證空調(diào)的能量需要，同時可避免敷設(shè)電源線帶來的大量施工和高額成本，還可減少電磁干擾對該具有充電控制的太陽能空調(diào)系統(tǒng)的影響。因此該充電電路11具有安裝方便、成本低廉和使用可靠的優(yōu)點。

圖3為本實施例中放電電路的電路原理圖。圖3中，逆變電路的直流側(cè)包括第四十一儲能電容C41，第四十一儲能電容C41的一端與逆變電路的直流側(cè)的正極輸入端BUS+連接，第四十一儲能電容C41的另一端與逆變電路的直流側(cè)的負極輸入端BUS-連接，逆變電路的直流側(cè)的負極輸入端BUS-接地。圖3中，第四十一電阻R41、第四十二電阻R42、第四十四電阻R44、第四十二電容C42和第四十一三極管Q41構(gòu)成放電控制單元，第四十五放電電阻R45和第四十二MOS管Q42構(gòu)成放電支路，該放電電路13包括放電控制單元和放電支路，放電控制單元和放電支路均與第四十一儲能電容C41并聯(lián)。其中，第四十一電阻R41為限流電阻，用于進行過流保護。第四十一電容為耦合電容，用于防止第四十一三極管和第四十二MOS管之間的干擾。

本實施例中，第四十一三極管Q41的基極通過第四十一電阻R41連接逆變電路21的電源信號輸出端VCC，第四十一三極管Q41的集電極分別與第四十二電阻R42的一端、第四十四電阻R44的一端和第四十二電容C42的一端連接，第四十二電阻R42的另一端與逆變電路的直流側(cè)的正極輸入端BUS+連接，第四十一三極管Q41的發(fā)射極和第四十四電阻R44的另一端均接地，第四十二MOS管Q42的柵極與第四十二電容C42的另一端連接，第四十二MOS管Q42的漏極通過第四十五放電電阻R45與逆變電路的直流側(cè)的正極輸入端BUS+連接，第四十二MOS管Q42的源極接地。

當(dāng)逆變電路21正常工作時，其開關(guān)電源就能正常的工作，故逆變電路21的電源信號輸出端VCC就會輸出電壓，此時第四十一三極管Q41就處于導(dǎo)通狀態(tài)，第四十一三極管Q41的集電極處的電壓V1被拉低(通常此處的V1≈0)，所以第四十二MOS管Q42的柵極的電壓V2被拉低，故第四十二MOS管Q42截止。所以，第四十五放電電阻R45處于懸空狀態(tài)，故逆變電路21工作時，即第四十一儲能電容C41不需要放電時，避免了第四十五放電電阻R45帶來的能量損耗及長時間高壓工作對第四十五放電電阻R45的損傷。

當(dāng)逆變電路21停機時，此時逆變電路21內(nèi)部的第四十一儲能電容C41上仍然儲存大量的電能。此時由于逆變電路21已經(jīng)停機，所以開關(guān)電源沒有啟動，故電源信號輸出端VCC的電壓約為0，所以第四十一三極管Q41的基極的電壓約為0，故第四十一三極管Q41截止。則第四十一三極管Q41的集電極處的電壓V1＝R44/(R44+R42)*V_BUS，V2≈R44/(R44+R42)*V_BUS，其中，V_BUS為第四十一儲能電容C41兩端的電壓值。所以當(dāng)V2＞Vth(Vth為第四十二MOS管Q42的門限電壓)時第四十二MOS管Q42導(dǎo)通，故放電支路開始工作，即第四十一儲能電容C41里面的電能通過第四十五放電電阻R45和第四十二MOS管Q42開始放電，隨即V_BUS就會降低，直至V_BUS降低至V2小于Vth時，即V_BUS<Vth*(R44+R42)/R44時，第四十二MOS管Q42截止，則放電支路停止放電。

本實施例中，放電控制單元根據(jù)逆變電路21的開關(guān)機來控制放電支路的第四十二MOS管Q42的通斷，從而控制第四十五放電電阻R45是否與第四十一儲能電容C41接通，以使第四十一儲能電容C41上的電能釋放至第四十五放電電阻R45上，即放電控制單元中的第四十一三極管Q41的通斷受控于電源信號輸出端VCC，進而放電控制單元控制放電支路中第四十二MOS管Q42的通斷，從而有效的控制第四十五放電電阻R45的工作，故第四十五放電電阻R45可以避免長期在高壓下工作，第四十五放電電阻R45可以根據(jù)逆變電路21的啟停來安全可靠的工作，從而使放電電路13及逆變電路21的工作安全可靠，且減少了第四十五放電電阻R45上能量的損耗。

也就是說，第四十一三極管Q41及第四十二MOS管Q42能快速的根據(jù)逆變電路21的啟停(即電源信號輸出端VCC的變化)來控制第四十一儲能電容C41的電能是否能通過第四十五放電電阻R45釋放至安全電位。故放電電路13能在逆變電路21工作時不放電，在逆變電路21不工作時立即使第四十一儲能電容C41放電，從而使放電電路13在需要的時候合理的放電，進而保證了第四十五放電電阻R45及逆變電路21工作的安全性及可靠性，且大大減少了第四十五放電電阻R45帶來的能耗。

值得一提的是，本實施例中，第四十一三極管Q41為NPN型三極管，第四十二MOS管Q42為N溝道MOS管。當(dāng)然，在本實施例的一些情況下，第四十一三極管Q41也可以為PNP型三極管，第四十二MOS管Q42也可以為P溝道MOS管，但這時放電電路13的電路結(jié)構(gòu)也會相應(yīng)發(fā)生變化。

本實施例中，放電控制單元還包括第四十三電阻R43，第四十一三極管Q41的發(fā)射極通過第四十三電阻R43接地。第四十三電阻R43為限流電阻，用于進行過流保護。該放電控制單元還包括第四十三電容C43，第四十三電容C43與第四十三電阻C43并聯(lián)。第四十三電容C43為旁路電容，用于將交流信號旁路掉。

本實施例中，放電支路還包括第四十六電阻R46，第四十二MOS管Q12的源極通過第四十六電阻R46接地。第四十六電阻R46為限流電阻，用于進行過流保護。

總之，本發(fā)明由于設(shè)有防雷電路14，這樣就可以有效防雷，提高系統(tǒng)安全性能；另外，充電電路11具有安裝方便、成本低廉和使用可靠的優(yōu)點，放電電路13相比現(xiàn)有技術(shù)，其采用第四十一三極管Q41、第四十二MOS管Q42及第四十五放電電阻R45代替了原有獨立的放電電阻，這樣可以根據(jù)逆變電路21的啟停控制放電電路13在適當(dāng)?shù)臅r間里工作，從而提高了第四十五放電電阻R45及放電電路13工作的安全性及可靠性，且能夠減少第四十五放電電阻R45上的熱損耗。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。