充电过程:当PV板受太阳照射时,电压信号通过U1的③脚输入,其A/D输入口实现对太阳能电池采样测量比较,当PV板输出超过6V时,太阳能PV板工作指示灯LED5亮起,启动充电程序,当蓄电池容量较低时,②脚输出高压平,T5截止,T1关断,T6、T7受R8、R9的电流驱动导通。太阳能PV板电流从正极→蓄电池正极→负极→T7→T6流动,给蓄电池快速充电。随着蓄电池两端电压的不断升高,状态指示灯LED2、LED3、LED4依次点亮,显示着蓄电池容量状态。在充电过程中,如果蓄电池BTl两端电压为13.6V时,并能保护30秒,电路转为PWM浮充阶段,U1的②脚由高电平变为输出PWM信号,频率为30Hz,经T5、T1控制T6、T7MOS管的导通和截止,向BTl充电。随着蓄电池两端电压的升高,充电电流的开通脉宽越变窄,充电电流越小;当两端电压向下降时,充电占空比变宽,电流又增大。如此反复PWM不断充电到蓄电池两端电压达到过充电保护电压14.6V,并能保持30秒,整个充电过程基本完成。如需要涓流充电,利用一个较窄的PWM电流间断性充电,间断时间为30分钟以上。
放电过程:由R25、R27、T8、D3、RL组成放电回路,蓄电池电压高于11V时,RL两端可输出蓄电池和PV板的混合电能。当蓄电池电压降至11.0V时,U1⑩脚输出高电平,T3导通,T8关断,同时LED1亮,过放电低压保护起作用。由于蓄电池的特性不能长时间在亏电状态,否则会损害蓄电池,所以经过过充电低压保护后,必须及时充电,并要求充至12.5V时,系统才允许蓄电池恢复供电给负载。在放电过程中,每次LED灯的转换代表蓄电池容量的变化,LED4亮表示蓄电池容量大于75%,电压为12.8V以上;LED3亮表示蓄电池容量大于25%而小于75%,电压在12.8V和11.8V之间;当LED2亮时表示容量小于25%,电压为11.0V至11.8V之间。当降至接近11.0V时,LED2闪亮,此时系统要求判断民负载,以保护蓄电池。如不关断,3分钟后输出保护灯LEDl亮,强制切断负载。
光控开灯:傍晚,当PV电压小于6V时,达到光强启动点时,U1延时10分钟后确认,T8导通接通负载电源,太阳能庭院灯自动发光。早上,当PV板电压高于6V时,控制器再次延时10分钟后确认光强关闭信号,自动关断负载电源,灯熄灭。
T6是夜间或太阳光不足时的反向放电保护MOS管,当U1的③脚检测到太阳能PV板电压低于11.3V时,自动切断T6,防止蓄电池向PV板放电,流失电能。
R20、R21、D8组成蓄电池环境温度补偿电路,D8随温度变化而引起⑩脚电压变化,经A/D转换,再由软件处理,改变各充放电阶段的电压设定值。本电路补偿系数为25mV/℃。
五、元件选择
线路板需使用2安士厚度纤维板,注意大电流之铜箔要足够宽。由于控制器多为室外使用,组装调试后必须做防潮表面封闭。三个MOS管使用50V以上耐压,50A最大工作电流管,T-220封装,带散热片安装。对于检测用之电阻R1、R2、R24、R19、R20、R21要用精度为1%之电阻。瓷片电容为50V以上耐压,注意不要漏电。接线柱要足够5A以上规格。
六、注意事项
U1的软件要有自检功能,刚接通电源不能马上输出电给负载。蓄电池和PV板接线正确、电压正常时,才能启动负载,以免损坏用电器。
连接PV板,蓄电池的电线截面要大于2.5mmm2。
为使环境温度补偿,控制器可以检测周围温度以调节充电各阶段电压设定值,控制器必须和蓄电池安装在同一环境空间。