微电源电池组、具有安全控制的微型光伏逆变器装置

摘要

微电源电池组，其特征在于：包含多个蓄电模块、控制模块、隔离二极管、第二电源点、电源输入点、电源输出点、公共地点；蓄电模块中：包含输入节点、输出节点、保险丝、第二电阻、第一电阻、第一电容、第一电感、第一二极管、第二电容、第二二极管、第三二极管、零号采样电阻、壹号采样电阻、开关、可充电池、电源地点、单片机、自举节点、采样节点、光耦。具有安全控制的微型光伏逆变器装置，具有前述的微电源电池组。本发明成本低廉、应用灵活、使用寿命长、不易损坏、稳定可靠、可以在直流电源运行的情况下利用直流电源的电能测试‘正极与直流电源的高压极相连的二极管’是否存在断路、可以实时可靠的通过旁路检测保险丝的断路。

说明书

技术领域

本发明属于应用电子领域，具体涉及微电源电池组、具有安全控制的微型光伏逆变器装置。

背景技术

微型光伏逆变器装置中具有的储能电池容易出现过热损毁，并进一步导致系统损伤。

电路运行中的即时自检对于预防电路安全问题的出现具有巨大的意义，现有技术没有对负极与电源高压极相连的二极管的即时测试方法，也就是说当一个二极管的正极与电源高压极相连的情况下如果二极管突然开路（由于击穿、烧毁等），那么电路难以通过自检电路或程序立即检测到，这对于即时检测电路失效是一个巨大的麻烦;电源的蓄电模组中对单个电池增加保险丝可以防止电流过大导致电池损坏，但是保险丝断裂后电池无法继续充放电损害了电池组的纵容量，需要捡出维修、更换电池，一般情况下电池组中的电池的捡出维修、更换是在电池组整体维修是进行的，需要对电池组整体中断使用，这对于需要持续运行的缓存电能的系统是不利。

发明内容

为解决技术背景中叙述的问题，本发明提出了微电源电池组、微型光伏逆变器装置。

本发明具有如下技术内容。

1、微电源电池组，其特征在于：包含多个蓄电模块、控制模块、隔离二极管（D99）、第二电源点（VCC2）、电源输入点（VCC1）、电源输出点（OUT）、公共地点；

蓄电模块中：包含输入节点（IN1）、输出节点（IN2）、保险丝（LF）、第二电阻（R2）、第一电阻（R1）、第一电容（C1）、第一电感（L1）、第一二极管（D1）、第二电容（C2）、第二二极管（D2）、第三二极管（D3）、零号采样电阻（R20）、壹号采样电阻（R21）、开关（K1）、可充电池（BAT）、电源地点（GND1）、单片机（PIC12F510）、自举节点（P）、采样节点（S）、光耦（OC1）；

蓄电模块中：第一二极管（D1）的正极与输入节点（IN1）相连，第一二极管（D1）的负极经由保险丝连接到可充电池（BAT）的正极；

蓄电模块中：第二二极管（D2）的负极和输出节点（IN2）相连，第二二极管（D2）的正极与第一二极管（D1）的负极相连；

蓄电模块中：第三二极管（D3）的负极和可充电池（BAT）的正极相连，第三二极管（D3）的正极与自举节点（P）相连；

蓄电模块中：光耦（OC1）的发射端的正极与第一二极管（D1）的负极相连，光耦（OC1）的发射端的负极经由第二电阻（R2）连接到自举节点（P），光耦（OC1）的接收端的正极与单片机（PIC12F510）的能够设置为输出模式的IO脚（GP5）相连，光耦（OC1）的接收端的负极与电源地点（GND1）相连；

蓄电模块中：开关（K1）的开关通道具有a端、b端这两个连接端，开关（K1）的开关通道的a端通过第一电感（L1）连接到自举节点（P），开关（K1）的开关通道的b端与电源地点（GND1）相连，开关（K1）的控制端与单片机（PIC12F510）的一个IO脚相连，开关（K1）的开关通道的通断状态受单片机（PIC12F510）的控制；开关（K1）的开关通道的关断与导通状态能够被单片机（PIC12F510）所控制，第三二极管（D3）断开的情况下，开关（K1）的开关通道的关断与导通状态的切换触发第一电感（L1）的自感效应促使自举节点（P）的电压提升可以高于直流电源（BAT）的高压极的电压值与第三二极管（D3）的导通电压值的和并延续很长时间，第三二极管（D3）如果正常则由于第三二极管（D3）的放电作用使得自举节点（P）的电压高于直流电源（BAT）的高压极的电压值与第三二极管（D3）的导通电压值的和的时间会非常短，延迟一小段时间自举节点（P）的电压值就会降到接近直流电源（BAT）的高压极的电压值与第三二极管（D3）的导通电压值的和的值，因此本电路可以自行判断第电路中三二极管（D3）的开路情况；开关（K1）的默认状态为断开；

蓄电模块中：采样节点（S）与单片机（PIC12F510）的一个能够设置为高阻态和采样模式的IO脚相连；

蓄电模块中：零号采样电阻（R20）的一端与自举节点（P）相连，零号采样电阻（R20）的另一个端与采样节点（S）相连；

蓄电模块中：壹号采样电阻（R21）的一个端与采样节点（S）相连，壹号采样电阻（R20）的另一个端与单片机（PIC12F510）的一个能够设置为输出模式和高阻态的IO脚相连，该IO脚用于控制壹号采样电阻（R21）的接地情况，该IO脚被设置为输出模式并设置为输出低电位时自举节点（P）的电压驱使电流依次流经零号采样电阻（R20）、壹号采样电阻（R21）从而使得单片机（PIC12F510）可以从采样节点（S）采取采样节点（S）的电压数据并推算自举节点的实时电压值；无需采样时壹号采样电阻（R20）的另一个端与单片机（PIC12F510）的IO脚相连可以设置为高阻态减少功率损失；

蓄电模块中：单片机（PIC12F510）的电源脚与可充电池（BAT）的正极相连，单片机（PIC12F510）的接地脚与电源地点（GND1）相连；

蓄电模块中：第二电容（C2）的两个端分别与单片机（PIC12F510）的接地脚和电源脚相连，起到滤波的作用；

电源地点（GND1）与可充电池（BAT）的负极相连。

各个蓄电模块之间的电源地点（GND1）连接在公共地点上；

所有蓄电模块的输入节点（IN1）均与电源输入点（VCC1）相连；

所有蓄电模块的输出节点（IN2）均与第二电源点（VCC2）相连；

电源输入点（VCC1）与隔离二极管（D99）的正极相连，电源输出点（OUT）与隔离二极管（D99）的负极相连；

第二电源点（VCC2）与隔离二极管（D99）的负极相连；

控制模块与各个蓄电模块之间能够进行通讯，控制模块能够指挥各个蓄电模块进行自检操作检测光耦和保险丝的状态，控制模块的电源接入点与第二电源点（VCC2）相连，控制模块依靠第二电源点（VCC2）与公共地点之间的电势差驱动运行。

2、如技术内容1所述的微电源电池组，其特征在于：蓄电模块中还具有第一电阻（R1）、第一电容（C1）；第一电容（C1）的一个端与自举节点（P）相连，第一电容（C1）的另一个端经由第一电阻（R1）连接到开关（K1）的开关通道的a端。

3、如技术内容1所述的微电源电池组，其特征在于：蓄电模块中还具有第一稳压管（ZD1）；第一稳压管（ZD1）正确的安装在自举节点（P）与电源地点（GND1）之间保证自举节点（P）的电压不会太高以免损坏电路，第一稳压管（ZD1）的稳压值大于直流电源（BAT）的高压极与低压极的电压差值，第一稳压管（ZD1）的稳压值小于直流电源（BAT）的高压极与低压极的电压差值的二倍。

4、如技术内容1所述的微电源电池组，其特征在于：蓄电模块中还具有第二稳压管（ZD2）；第二稳压管（ZD2）正确的安装在单片机（PIC12F510）的电源脚与接地脚之间起到保护单片机（PIC12F510）的作用。

5、如技术内容1所述的微电源电池组，其特征在于：蓄电模块中还具有LED灯珠，LED灯珠的亮灭受单片机（PIC12F510）的控制，用于指示蓄电模块所在的位置，方便使用者找到问题电池所在位置从而方便更换，方便使用者找到问题电池所在位置从而方便更换。

6、如技术内容1所述的微电源电池组，其特征在于：蓄电模块中还具有通讯模块（TXMK），单片机（PIC12F510）能够通过通讯模块（TXMK）与外部设备通信。

7、如技术内容1所述的微电源电池组，其特征在于：蓄电模块中的可充电池（BAT）为可充电的燃料电池。

8、如技术内容1所述的微电源电池组，其特征在于：蓄电模块中的保险丝（LF）为温度保险丝，保险丝（LF）与可充电池（BAT）之间具有温度传递通道，当可充电池（BAT）的温度超过保险丝（LF）的熔断温度时保险丝（LF）熔断，防止可充电池（BAT）过热的情况下继续放电和充电。

9、如技术内容1所述的微电源电池组，其特征在于：蓄电模块中的单片机（PIC12F510）中具有光耦检测程序，其步骤包含：

（1）、将与光耦（OC1）的接收端的正极相连的单片机（PIC12F510）的能够设置为输出模式的IO脚（GP5）设置为输出模式并设置为输出高电位；

（2）、读取将与光耦（OC1）的接收端的正极相连的单片机（PIC12F510）的能够设置为输出模式的IO脚（GP5）的电位；如果读取的电位的值为高电位，说明光耦正常进入下一步骤；如果读取的电位的值为低电位，则说明光耦异常或者保险丝断裂，程序返回代表‘测试失败的消息’的值并结束光耦检测程序；

（3）、闭合开关（K1）；

（4）、延迟，消除电感（L1）的自感效应；

（5）、读取将与光耦（OC1）的接收端的正极相连的单片机（PIC12F510）的能够设置为输出模式的IO脚（GP5）的电位；如果读取的电位的值为低电位，则说明光耦正常，程序进入下一步骤，则说明光耦异常，程序返回代表‘光耦异常’的值并结束光耦检测程序；

（6）、将与光耦（OC1）的接收端的正极相连的单片机（PIC12F510）的能够设置为输出模式的IO脚（GP5）设置为高阻态；减少功率损失；

（7）、程序返回代表‘光耦正常’的值并结束光耦检测程序。

10、具有安全控制的微型光伏逆变器装置，其特征在于：具有技术内容1-9中任一技术内容所述的技术方案。

技术内容说明及其有益效果。

原理：单片机通过采样模块（CYMK）获得自举模块（ZJMK）启动自举功能后的自举端的电压值，并使用获得的电压值减去‘直流电源（BAT）的高压极的电压值与第三二极管（D3）的导通电压值的和’的差值可以判断出第三二极管（D3）是否开路；本电路在保险断路且有电源输入的情况下，光耦（OC1）的发射端会使光耦（OC1）的接收收端接通，使单片机（PIC12F510）可以监控保险丝的断路，并可实时蓄电模块更换而不影响其他蓄电模块的运行。

本发明成本低廉、应用灵活、使用寿命长、不易损坏、稳定可靠、可以在直流电源运行的情况下利用直流电源的电能测试‘正极与直流电源的高压极相连的二极管’是否存在断路、可以实时可靠的通过旁路检测保险丝的断路。

附图说明

图1为实施实例1的示意图。

具体实施实例

下面将结合实施实例对本发明进行说明。

实施实例1、如图1所示，微电源电池组，其特征在于：包含多个蓄电模块、控制模块、隔离二极管D99、第二电源点VCC2、电源输入点VCC1、电源输出点OUT、公共地点；

蓄电模块中：包含输入节点IN1、输出节点IN2、保险丝LF、第二电阻R2、第一电阻R1、第一电容C1、第一电感L1、第一二极管D1、第二电容C2、第二二极管D2、第三二极管D3、零号采样电阻R20、壹号采样电阻R21、开关K1、可充电池BAT、电源地点GND1、单片机PIC12F510、自举节点P、采样节点S、光耦OC1；

蓄电模块中：第一二极管D1的正极与输入节点IN1相连，第一二极管D1的负极经由保险丝连接到可充电池BAT的正极；

蓄电模块中：第二二极管D2的负极和输出节点IN2相连，第二二极管D2的正极与第一二极管D1的负极相连；

蓄电模块中：第三二极管D3的负极和可充电池BAT的正极相连，第三二极管D3的正极与自举节点P相连；

蓄电模块中：光耦OC1的发射端的正极与第一二极管D1的负极相连，光耦OC1的发射端的负极经由第二电阻R2连接到自举节点P，光耦OC1的接收端的正极与单片机PIC12F510的能够设置为输出模式的IO脚GP5相连，光耦OC1的接收端的负极与电源地点GND1相连；

蓄电模块中：开关K1的开关通道具有a端、b端这两个连接端，开关K1的开关通道的a端通过第一电感L1连接到自举节点P，开关K1的开关通道的b端与电源地点GND1相连，开关K1的控制端与单片机PIC12F510的一个IO脚相连，开关K1的开关通道的通断状态受单片机PIC12F510的控制；开关K1的开关通道的关断与导通状态能够被单片机PIC12F510所控制，第三二极管D3断开的情况下，开关K1的开关通道的关断与导通状态的切换触发第一电感L1的自感效应促使自举节点P的电压提升可以高于直流电源BAT的高压极的电压值与第三二极管D3的导通电压值的和并延续很长时间，第三二极管D3如果正常则由于第三二极管D3的放电作用使得自举节点P的电压高于直流电源BAT的高压极的电压值与第三二极管D3的导通电压值的和的时间会非常短，延迟一小段时间自举节点P的电压值就会降到接近直流电源BAT的高压极的电压值与第三二极管D3的导通电压值的和的值，因此本电路可以自行判断第电路中三二极管D3的开路情况；开关K1的默认状态为断开；

蓄电模块中：采样节点S与单片机PIC12F510的一个能够设置为高阻态和采样模式的IO脚相连；

蓄电模块中：零号采样电阻R20的一端与自举节点P相连，零号采样电阻R20的另一个端与采样节点S相连；

蓄电模块中：壹号采样电阻R21的一个端与采样节点S相连，壹号采样电阻R20的另一个端与单片机PIC12F510的一个能够设置为输出模式和高阻态的IO脚相连，该IO脚用于控制壹号采样电阻R21的接地情况，该IO脚被设置为输出模式并设置为输出低电位时自举节点P的电压驱使电流依次流经零号采样电阻R20、壹号采样电阻R21从而使得单片机PIC12F510可以从采样节点S采取采样节点S的电压数据并推算自举节点的实时电压值；无需采样时壹号采样电阻R20的另一个端与单片机PIC12F510的IO脚相连可以设置为高阻态减少功率损失；

蓄电模块中：单片机PIC12F510的电源脚与可充电池BAT的正极相连，单片机PIC12F510的接地脚与电源地点GND1相连；

蓄电模块中：第二电容C2的两个端分别与单片机PIC12F510的接地脚和电源脚相连，起到滤波的作用；

电源地点GND1与可充电池BAT的负极相连。

各个蓄电模块之间的电源地点GND1连接在公共地点上；

所有蓄电模块的输入节点IN1均与电源输入点VCC1相连；

所有蓄电模块的输出节点IN2均与第二电源点VCC2相连；

电源输入点VCC1与隔离二极管D99的正极相连，电源输出点OUT与隔离二极管D99的负极相连；

第二电源点VCC2与隔离二极管D99的负极相连；

控制模块与各个蓄电模块之间能够进行通讯，控制模块能够指挥各个蓄电模块进行自检操作检测光耦和保险丝的状态，控制模块的电源接入点与第二电源点VCC2相连，控制模块依靠第二电源点VCC2与公共地点之间的电势差驱动运行。

蓄电模块中还具有第一电阻R1、第一电容C1；第一电容C1的一个端与自举节点P相连，第一电容C1的另一个端经由第一电阻R1连接到开关K1的开关通道的a端。

蓄电模块中还具有第一稳压管ZD1；第一稳压管ZD1正确的安装在自举节点P与电源地点GND1之间保证自举节点P的电压不会太高以免损坏电路，第一稳压管ZD1的稳压值大于直流电源BAT的高压极与低压极的电压差值，第一稳压管ZD1的稳压值小于直流电源BAT的高压极与低压极的电压差值的二倍。

蓄电模块中还具有第二稳压管ZD2；第二稳压管ZD2正确的安装在单片机PIC12F510的电源脚与接地脚之间起到保护单片机PIC12F510的作用。

蓄电模块中还具有LED灯珠，LED灯珠的亮灭受单片机PIC12F510的控制，用于指示蓄电模块所在的位置，方便使用者找到问题电池所在位置从而方便更换，方便使用者找到问题电池所在位置从而方便更换。

蓄电模块中还具有通讯模块TXMK，单片机PIC12F510能够通过通讯模块TXMK与外部设备通信。

蓄电模块中的可充电池BAT为可充电的燃料电池。

蓄电模块中的保险丝LF为温度保险丝，保险丝LF与可充电池BAT之间具有温度传递通道，当可充电池BAT的温度超过保险丝LF的熔断温度时保险丝LF熔断，防止可充电池BAT过热的情况下继续放电和充电。

蓄电模块中的单片机PIC12F510中具有光耦检测程序，其步骤包含：

（1）、将与光耦OC1的接收端的正极相连的单片机PIC12F510的能够设置为输出模式的IO脚GP5设置为输出模式并设置为输出高电位；

（2）、读取将与光耦OC1的接收端的正极相连的单片机PIC12F510的能够设置为输出模式的IO脚GP5的电位；如果读取的电位的值为高电位，说明光耦正常进入下一步骤；如果读取的电位的值为低电位，则说明光耦异常或者保险丝断裂，程序返回代表‘测试失败的消息’的值并结束光耦检测程序；

（3）、闭合开关K1；

（4）、延迟，消除电感L1的自感效应；

（5）、读取将与光耦OC1的接收端的正极相连的单片机PIC12F510的能够设置为输出模式的IO脚GP5的电位；如果读取的电位的值为低电位，则说明光耦正常，程序进入下一步骤，则说明光耦异常，程序返回代表‘光耦异常’的值并结束光耦检测程序；

（6）、将与光耦OC1的接收端的正极相连的单片机PIC12F510的能够设置为输出模式的IO脚GP5设置为高阻态；减少功率损失；

（7）、程序返回代表‘光耦正常’的值并结束光耦检测程序。

实施实例2、具有安全控制的微型光伏逆变器装置，具有实施实例1所述的电池组。

本申请中的所述的’使用者‘可以是人类也可以是自动化设备比如电脑、机械系统、自控的电脑系统、人工智能系统等。

本说明不详处为现有技术或者公知常识，故不赘述。