本发明涉及一种发电保护电路，具体是一种智能离网型太阳能发电保护电路，属于太阳能发电技术领域。
背景技术：
太阳能发电被称为最理想的新能源。主要有一下优点：无枯竭危险；安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净(无公害)；不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势；无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电；能源质量高；使用者从感情上容易接受；建设周期短，获取能源花费的时间短，所以太阳能发电作为可再生能源利用的重要形式之一，受到人们越来越多的重视。
目前在利用太阳能进行发电时，存在以下问题：由于蓄电池不能过充电或是过放电，这样才得以延长蓄电池的使用寿命，但是在正常使用过程中，除了定期检查之外，工作人员是无从知晓蓄电池是否是过充电或者过放电，这对太阳能发电的正常使用带来影响；另外太阳能电池板在使用过程中也会出现损坏或是接触不良的故障，也会对太阳能发电造成影响，所以对于蓄电池以及电池板在太阳能发电过程中的使用状态如何，目前是缺少手段可以给出结论的，并不能对太阳能发电电路进行保护。
技术实现要素：
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种智能离网型太阳能发电保护电路，能够实时监测太阳能发电过程中蓄电池以及电池板的工作状态，并根据监测结果对蓄电池的过充、过放进行实时调整，以延长蓄电池的使用寿命；对电池板的损坏以及接触不良的现象进行实时提醒，提高太阳能发电效率。
为了实现上述目的，本发明提供一种智能离网型太阳能发电保护电路，包括电池板组、蓄电池e以及外围保护电路，外围保护电路包括电阻r1～r15、电位器rp1、电解电容c1、二极管d1～d11、稳压二极管dw1～dw2、发光二极管led1～led6、三极管bg1、场效应管t1～t4、开关s1、继电器j1、继电器j1的常开触点j1-1、光电耦合器ic1、双运算放大器ic2～ic4；
电池板采用两两并联的形式构成电池板组，用来为蓄电池e充电，蓄电池e的正极分别连接光电耦合器ic1的1脚、二极管d1的负极、电位器rp1的第一固定端及滑动端、电阻r6的一端、电阻r7的一端、双运算放大器ic3的8脚、二极管d5的负极、双运算放大器ic4的8脚、双运算放大器ic2的8脚、发光二极管led2的正极、继电器j1的常开触点j1-1的一端、开关s1的一端，二极管d2并联在蓄电池e的两端，且二极管d2的负极连接蓄电池e的正极；光电耦合器ic1的2脚分别连接双运算放大器ic2的1脚、电阻r12的一端、发光二极管led3的负极、发光二极管led1的正极，光电耦合器ic1的7脚分别连接二极管d1的正极、电池板的输出端口，光电耦合器ic1的8脚串联电阻r1后分别连接电阻r2的一端、场效应管t1的栅极、场效应管t2的栅极，场效应管t1的漏极分别连接电阻r3的一端、电阻r8的一端，电阻r3的另一端分别连接电阻r5的一端、电阻r4的一端、双运算放大器ic3的5脚，电阻r4的另一端分别连接场效应管t2的漏极、电阻r9的一端、电阻r10的一端，场效应管t1的源极、场效应管t2的源极、电阻r2的另一端均连接电池板的输出端口，二极管d3与场效应管t1并联，且二极管d3的负极连接场效应管t1的漏极，二极管d4与场效应管t2并联，且二极管d4的负极连接场效应管t2的漏极；双运算放大器ic2的2脚分别连接电阻r6的另一端、稳压二极管dw1的负极，双运算放大器ic2的3脚分别连接电位器rp1的第二固定端、电阻r15的一端、双运算放大器ic2的5脚，双运算放大器ic2的6脚分别连接电阻r7的另一端、稳压二极管dw2的负极，双运算放大器ic2的7脚分别连接发光二极管led3的正极、发光二极管led2的负极、场效应管t3的栅极、电阻r13的一端、场效应管t4的栅极，电阻r12的另一端连接三极管bg1的基极，三极管bg1的集电极连接二极管d5的正极，继电器j1并联在二极管d5的两端，场效应管t3的漏极分别连接场效应管t4的漏极、电阻r14的一端、电解电容c1的负极以及负载的一端，二极管d10与场效应管t3并联，且二极管d10的负极连接场效应管t3的漏极，二极管d11与场效应管t4并联，且二极管d11的负极连接场效应管t4的漏极；电阻r14的另一端连接发光二极管led4的负极，发光二极管led4的正极分别连接继电器j1的常开触点j1-1的另一端、开关s1的另一端、电解电容c1的正极以及负载的另一端；双运算放大器ic3的1脚分别连接电阻r10的另一端、双运算放大器ic4的3脚、双运算放大器ic4的6脚，双运算放大器ic3的2脚连接电阻r9的另一端，双运算放大器ic3的3脚连接电阻r8的另一端，双运算放大器ic3的7脚串联电阻r11后连接发光二极管led5的正极，双运算放大器ic4的1脚连接二极管d8的正极，双运算放大器ic4的7脚连接二极管d9的正极，二极管d8的负极、二极管d9的负极均连接发光二极管led6的正极，双运算放大器ic4的2脚连接二极管d6的正极，双运算放大器ic4的5脚连接二极管d7的负极，蓄电池e的负极、电阻r5的另一端、电阻r15的另一端、稳压二极管dw1的正极、稳压二极管dw2的正极、双运算放大器ic2的4脚、发光二极管led1的负极、电阻r13的另一端、场效应管t3的源极、场效应管t4的源极、发光二极管led6的负极、三极管bg1的发射极、双运算放大器ic3的4脚、双运算放大器ic3的6脚、发光二极管led5的负极、二极管d6的负极、二极管d7的正极、双运算放大器ic4的4脚均接地。
作为本发明的进一步改进，电池板的尺寸为1290mm×3300mm，重量为5.6kg，最大输出功率为50w，最大输出电压为17.4v，最大输出电流为2.87a。
作为本发明的进一步改进，蓄电池e采用免维护铅酸蓄电池，其额定电压为12v，额定容量为150ah。
作为本发明的进一步改进，电池板给蓄电池e充电采用两路充电，并分别使用两个场效应管进行控制，主要是为了将充电电流进行分流，以减小场效应管导通电阻的影响。
作为本发明的进一步改进，光电耦合器ic1的型号为tlp521-2；双运算放大器ic2～ic4的型号为lm358。
作为本发明的进一步改进，三极管bg1为npn管型，型号为s8050。
作为本发明的进一步改进，二极管d1～d11的型号为in4148。
作为本发明的进一步改进，稳压二极管dw1的稳压值为14.5v，稳压二极管dw2的稳压值为10.5v。
作为本发明的进一步改进，场效应管t1～t4为n沟道场效应管，型号为1rfz34。
作为本发明的进一步改进，继电器j1的型号为jrx-20f。
与现有技术相比，本发明的电池板采用两两并联的形式，当电池板正常给蓄电池e充电时，光电耦合器ic1内部的发光二极管导通，从而导致光电耦合器ic1受光侧导通，场效应管t1、场效应管t2导通形成充电电路，发光二极管led5点亮，如果蓄电池e处于10.5v-14.5v之间，发光二极管led3点亮，当蓄电池e电压达到或是超过14.5v时，光电耦合器ic1内部的发光二极管截止，从而导致光电耦合器ic1受光侧截止，场效应管t1、场效应管t2截止关断，电池板无法给蓄电池e充电，就避免过充电；同时发光二极管led3熄灭，发光二极管led1点亮，提醒现在处于过充电状态。当按下开关s1或是继电器j1的常开触点j1-1闭合，蓄电池e向负载放电，此时发光二极管led4点亮；当蓄电池电压低于10.5v时，场效应管t3、场效应管t4截止关断，蓄电池e无法给负载充电，就避免过放电，同时发光二极管led3熄灭，发光二极管led2点亮，提醒现在处于过放电状态；如果某一路电池板损坏或是接触不良时，会导致充电异常，其取样电阻r3和电阻r4上电压降不相等，两者的差值经双运算放大器ic3的放大器b1放大后，送到由双运算放大器ic4与外围电路组成窗口比较器，如果两者的差值小于-0.6v，或者是大于0.6v，双运算放大器ic4的1脚或7脚输出高电平，发光二极管led6点亮，说明电池板有一路出现异常；本发明能够实时监测太阳能发电过程中蓄电池e以及电池板的工作状态，并根据监测结果对蓄电池e的过充、过放电进行实时调整，以延长蓄电池e的使用寿命；对电池板的损坏以及接触不良的现象进行实时提醒，提高太阳能发电效率。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种智能离网型太阳能发电保护电路，包括电池板组、蓄电池e以及外围保护电路，外围保护电路包括电阻r1～r15、电位器rp1、电解电容c1、二极管d1～d11、稳压二极管dw1～dw2、发光二极管led1～led6、三极管bg1、场效应管t1～t4、开关s1、继电器j1、继电器j1的常开触点j1-1、光电耦合器ic1、双运算放大器ic2～ic4；电池板的尺寸为1290mm×3300mm，重量为5.6kg，最大输出功率为50w，最大输出电压为17.4v，最大输出电流为2.87a；蓄电池e采用免维护铅酸蓄电池，其额定电压为12v，额定容量为150ah；电池板给蓄电池e充电采用两路充电，并分别使用两个场效应管进行控制，主要是为了将充电电流进行分流，以减小场效应管导通电阻的影响；光电耦合器ic1的型号为tlp521-2；双运算放大器ic2～ic4的型号为lm358；三极管bg1为npn管型，型号为s8050；二极管d1～d11的型号为in4148；稳压二极管dw1的稳压值为14.5v，稳压二极管dw2的稳压值为10.5v；场效应管t1～t4为n沟道场效应管，型号为1rfz34；继电器j1的型号为jrx-20f；
电池板采用两两并联的形式构成电池板组，用来为蓄电池e充电，蓄电池e的正极分别连接光电耦合器ic1的1脚、二极管d1的负极、电位器rp1的第一固定端及滑动端、电阻r6的一端、电阻r7的一端、双运算放大器ic3的8脚、二极管d5的负极、双运算放大器ic4的8脚、双运算放大器ic2的8脚、发光二极管led2的正极、继电器j1的常开触点j1-1的一端、开关s1的一端，二极管d2并联在蓄电池e的两端，且二极管d2的负极连接蓄电池e的正极；光电耦合器ic1的2脚分别连接双运算放大器ic2的1脚、电阻r12的一端、发光二极管led3的负极、发光二极管led1的正极，光电耦合器ic1的7脚分别连接二极管d1的正极、电池板的输出端口，光电耦合器ic1的8脚串联电阻r1后分别连接电阻r2的一端、场效应管t1的栅极、场效应管t2的栅极，场效应管t1的漏极分别连接电阻r3的一端、电阻r8的一端，电阻r3的另一端分别连接电阻r5的一端、电阻r4的一端、双运算放大器ic3的5脚，电阻r4的另一端分别连接场效应管t2的漏极、电阻r9的一端、电阻r10的一端，场效应管t1的源极、场效应管t2的源极、电阻r2的另一端均连接电池板的输出端口，二极管d3与场效应管t1并联，且二极管d3的负极连接场效应管t1的漏极，二极管d4与场效应管t2并联，且二极管d4的负极连接场效应管t2的漏极；双运算放大器ic2的2脚分别连接电阻r6的另一端、稳压二极管dw1的负极，双运算放大器ic2的3脚分别连接电位器rp1的第二固定端、电阻r15的一端、双运算放大器ic2的5脚，双运算放大器ic2的6脚分别连接电阻r7的另一端、稳压二极管dw2的负极，双运算放大器ic2的7脚分别连接发光二极管led3的正极、发光二极管led2的负极、场效应管t3的栅极、电阻r13的一端、场效应管t4的栅极，电阻r12的另一端连接三极管bg1的基极，三极管bg1的集电极连接二极管d5的正极，继电器j1并联在二极管d5的两端，场效应管t3的漏极分别连接场效应管t4的漏极、电阻r14的一端、电解电容c1的负极以及负载的一端，二极管d10与场效应管t3并联，且二极管d10的负极连接场效应管t3的漏极，二极管d11与场效应管t4并联，且二极管d11的负极连接场效应管t4的漏极；电阻r14的另一端连接发光二极管led4的负极，发光二极管led4的正极分别连接继电器j1的常开触点j1-1的另一端、开关s1的另一端、电解电容c1的正极以及负载的另一端；双运算放大器ic3的1脚分别连接电阻r10的另一端、双运算放大器ic4的3脚、双运算放大器ic4的6脚，双运算放大器ic3的2脚连接电阻r9的另一端，双运算放大器ic3的3脚连接电阻r8的另一端，双运算放大器ic3的7脚串联电阻r11后连接发光二极管led5的正极，双运算放大器ic4的1脚连接二极管d8的正极，双运算放大器ic4的7脚连接二极管d9的正极，二极管d8的负极、二极管d9的负极均连接发光二极管led6的正极，双运算放大器ic4的2脚连接二极管d6的正极，双运算放大器ic4的5脚连接二极管d7的负极，蓄电池e的负极、电阻r5的另一端、电阻r15的另一端、稳压二极管dw1的正极、稳压二极管dw2的正极、双运算放大器ic2的4脚、发光二极管led1的负极、电阻r13的另一端、场效应管t3的源极、场效应管t4的源极、发光二极管led6的负极、三极管bg1的发射极、双运算放大器ic3的4脚、双运算放大器ic3的6脚、发光二极管led5的负极、二极管d6的负极、二极管d7的正极、双运算放大器ic4的4脚均接地。
图1中这些元件的阻值均是公知常识，本领域技术人员可以根据需要对各个元件的参数进行调整。
工作原理：当电池板正常给蓄电池e充电时，双运算放大器ic2的3脚电压小于2脚电压，双运算放大器ic2的1脚输出低电平，光电耦合器ic1内部的发光二极管导通，从而导致光电耦合器ic1受光侧导通，场效应管t1、场效应管t2导通形成充电电路，使用两个场效应管主要是为了将充电电流进行分流，以减小场效应管导通电阻的影响。电阻r5上会产生电压降，经双运算放大器ic3的放大器b2放大后，双运算放大器ic3的7脚输出高电平，发光二极管led5点亮，表示现在处于充电状态。当按下开关s1或是继电器j1的常开触点j1-1闭合，蓄电池e向负载放电，此时发光二极管led4点亮，表示现在处于放电状态；
为防止过充电或是过放电，当蓄电池电压达到或是超过14.5v应停止充电，当蓄电池电压低于10.5v时应该断开负载，停止放电。当蓄电池电压达到或是超过14.5v时，集成电路ic2的3脚电压大于2脚电压(2脚基准电压为14.5v)，集成电路ic2的1脚输出高电平，光电耦合器ic1内部的发光二极管截止，从而导致光电耦合器ic1受光侧截止，场效应管t1、t2截止关断，太阳能电池板无法给蓄电池充电，就避免过充电。同时发光二极管led1点亮，提醒现在处于过充电状态，三极管bg1也导通，继电器j1得电吸合，常开触点j1-1闭合，蓄电池开始向负载放电。而当蓄电池电压低于10.5v时，集成电路ic2的5脚电压小于6脚电压(6脚基准电压为10.5v)，集成电路ic2的7脚输出低电平，场效应管t3、t4截止关断，蓄电池无法给负载充电，就避免过放电。同时发光二极管led2点亮，提醒现在处于过放电状态。如果蓄电池处于10.5v-14.5v之间，集成电路ic2的3脚电压小于2脚电压，集成电路ic2的1脚输出低电平，集成电路ic2的5脚电压大于6脚电压，集成电路ic2的7脚输出高电平，发光二极管led3点亮，表示现在处于正常充放电状态，而当发光二极管led3熄灭，则表示现在处于不正常充放电状态，即发光二极管led3熄灭、发光二极管led1点亮，表示过充电；发光二极管led3熄灭、发光二极管led2点亮，表示过放电。
本发电电路的电池板采用两两并联的形式，如果某一路太阳能电池板损坏或是接触不良时，会导致充电异常。一般来说，如果两路太阳能电池板正常工作，两路的充电电流应该是相同的，即电阻r3和r4上电压降是相等的，而充电电路出现异常时，电阻r3和r4上电压降是不相等的，此差异经集成电路ic3的b1放大器放大后，送到集成电路ic4，集成电路ic4与外围电路组成窗口比较器，如果电阻r3和r4上电压降基本相等，两者的差值经集成电路ic3的b1放大器放大后，其数值应该在(-0.6v，0.6v)之间，集成电路ic4的1脚和7脚输出低电平，二极管d8和d9截止，发光二极管led6不点亮。如果电阻r3和r4上电压降不相等，两者的差值经集成电路ic3的b1放大器放大后，其数值小于-0.6v，或者是大于0.6v，如果小于-0.6v，集成电路ic4的7脚输出高电平，二极管d9导通，发光二极管led6点亮；如果大于0.6v，集成电路ic4的1脚输出高电平，二极管d8导通，发光二极管led6点亮，总之发光二极管led6点亮，说明太阳能电池板有一路出现异常。
1.一种智能离网型太阳能发电保护电路，包括电池板组、蓄电池e以及外围保护电路，其特征在于，外围保护电路包括电阻r1～r15、电位器rp1、电解电容c1、二极管d1～d11、稳压二极管dw1～dw2、发光二极管led1～led6、三极管bg1、场效应管t1～t4、开关s1、继电器j1、继电器j1的常开触点j1-1、光电耦合器ic1、双运算放大器ic2～ic4；
电池板采用两两并联的形式构成电池板组，用来为蓄电池e充电，蓄电池e的正极分别连接光电耦合器ic1的1脚、二极管d1的负极、电位器rp1的第一固定端及滑动端、电阻r6的一端、电阻r7的一端、双运算放大器ic3的8脚、二极管d5的负极、双运算放大器ic4的8脚、双运算放大器ic2的8脚、发光二极管led2的正极、继电器j1的常开触点j1-1的一端、开关s1的一端，二极管d2并联在蓄电池e的两端，且二极管d2的负极连接蓄电池e的正极；光电耦合器ic1的2脚分别连接双运算放大器ic2的1脚、电阻r12的一端、发光二极管led3的负极、发光二极管led1的正极，光电耦合器ic1的7脚分别连接二极管d1的正极、电池板的输出端口，光电耦合器ic1的8脚串联电阻r1后分别连接电阻r2的一端、场效应管t1的栅极、场效应管t2的栅极，场效应管t1的漏极分别连接电阻r3的一端、电阻r8的一端，电阻r3的另一端分别连接电阻r5的一端、电阻r4的一端、双运算放大器ic3的5脚，电阻r4的另一端分别连接场效应管t2的漏极、电阻r9的一端、电阻r10的一端，场效应管t1的源极、场效应管t2的源极、电阻r2的另一端均连接电池板的输出端口，二极管d3与场效应管t1并联，且二极管d3的负极连接场效应管t1的漏极，二极管d4与场效应管t2并联，且二极管d4的负极连接场效应管t2的漏极；双运算放大器ic2的2脚分别连接电阻r6的另一端、稳压二极管dw1的负极，双运算放大器ic2的3脚分别连接电位器rp1的第二固定端、电阻r15的一端、双运算放大器ic2的5脚，双运算放大器ic2的6脚分别连接电阻r7的另一端、稳压二极管dw2的负极，双运算放大器ic2的7脚分别连接发光二极管led3的正极、发光二极管led2的负极、场效应管t3的栅极、电阻r13的一端、场效应管t4的栅极，电阻r12的另一端连接三极管bg1的基极，三极管bg1的集电极连接二极管d5的正极，继电器j1并联在二极管d5的两端，场效应管t3的漏极分别连接场效应管t4的漏极、电阻r14的一端、电解电容c1的负极以及负载的一端，二极管d10与场效应管t3并联，且二极管d10的负极连接场效应管t3的漏极，二极管d11与场效应管t4并联，且二极管d11的负极连接场效应管t4的漏极；电阻r14的另一端连接发光二极管led4的负极，发光二极管led4的正极分别连接继电器j1的常开触点j1-1的另一端、开关s1的另一端、电解电容c1的正极以及负载的另一端；双运算放大器ic3的1脚分别连接电阻r10的另一端、双运算放大器ic4的3脚、双运算放大器ic4的6脚，双运算放大器ic3的2脚连接电阻r9的另一端，双运算放大器ic3的3脚连接电阻r8的另一端，双运算放大器ic3的7脚串联电阻r11后连接发光二极管led5的正极，双运算放大器ic4的1脚连接二极管d8的正极，双运算放大器ic4的7脚连接二极管d9的正极，二极管d8的负极、二极管d9的负极均连接发光二极管led6的正极，双运算放大器ic4的2脚连接二极管d6的正极，双运算放大器ic4的5脚连接二极管d7的负极，蓄电池e的负极、电阻r5的另一端、电阻r15的另一端、稳压二极管dw1的正极、稳压二极管dw2的正极、双运算放大器ic2的4脚、发光二极管led1的负极、电阻r13的另一端、场效应管t3的源极、场效应管t4的源极、发光二极管led6的负极、三极管bg1的发射极、双运算放大器ic3的4脚、双运算放大器ic3的6脚、发光二极管led5的负极、二极管d6的负极、二极管d7的正极、双运算放大器ic4的4脚均接地。
2.根据权利要求1所述的一种智能离网型太阳能发电保护电路，其特征在于，电池板的尺寸为1290mm×3300mm，重量为5.6kg，最大输出功率为50w，最大输出电压为17.4v，最大输出电流为2.87a。
3.根据权利要求1或2所述的一种智能离网型太阳能发电保护电路，其特征在于，蓄电池e采用免维护铅酸蓄电池，其额定电压为12v，额定容量为150ah。
4.根据权利要求1或2所述的一种智能离网型太阳能发电保护电路，其特征在于，电池板给蓄电池e充电采用两路充电，并分别使用两个场效应管进行控制。
5.根据权利要求3所述的一种智能离网型太阳能发电保护电路，其特征在于，光电耦合器ic1的型号为tlp521-2；双运算放大器ic2～ic4的型号为lm358。
6.根据权利要求3所述的一种智能离网型太阳能发电保护电路，其特征在于，三极管bg1为npn管型，型号为s8050。
7.根据权利要求3所述的一种智能离网型太阳能发电保护电路，其特征在于，二极管d1～d11的型号为in4148。
8.根据权利要求3所述的一种智能离网型太阳能发电保护电路，其特征在于，稳压二极管dw1的稳压值为14.5v，稳压二极管dw2的稳压值为10.5v。
9.根据权利要求3所述的一种智能离网型太阳能发电保护电路，其特征在于，场效应管t1～t4为n沟道场效应管，型号为1rfz34。
10.根据权利要求3所述的一种智能离网型太阳能发电保护电路，其特征在于，继电器j1的型号为jrx-20f。
技术总结