[发明专利]复合电源多级电压输出装置及多电源选择控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于综合太阳能光伏电池、交流市电和锂电池组供电的复合电源多级电压输出装置，为手提设备和野外无线监控设备长时间供电。

背景技术

太阳能光伏发电技术的成熟和成规模化的商业推广使用为本设计的研究奠定了基础。目前，野外无线测控等设备主要使用锂蓄电池供电，其存储的电量有限，持续使用时间短并且充电方式主要通过人工拆卸，使用220V交流市电充电器，特别体现在野外设备的使用时便显得极其不便，增加了工作复杂度并浪费人力资源。本设计能够解决太阳能供电电压的不稳定性，使用太阳能最大功率点跟踪方法提供太阳能电池功率的最大输出，并且与交流市电、锂电池组相结合，实现了长时间全天候多环境下为低压负载设备提供稳定的电压，输出电压种类基本满足了当前低压直流设备的不同需求。

发明内容

本设计的目的在于为低压手提和野外无线监控设备提供一种使用复合电源包括太阳能光伏电池、交流市电和锂电池组进行供电的多级电压输出的电源装置，增强了太阳能光伏供电设备的电压稳定性，完成了锂电池组的充放电自动控制，解决了为多梯次电压负载设备提供稳定电量并对电源选择控制设备进行实时自动控制的难题。

为了实现以上目的，本项设计提供了的一种使用太阳能光伏电池、交流市电和锂电池组进行供电的复合电源多级电压输出电源装置和多电源选择控制方法，其特征在于通过ADC0809模数转换模块采集太阳能电压和交流市电电压数据后，根据优先级设置方法所建立的模糊判断规则集对数据进行处理，微处理器可向转换控制开关发送控制指令从而实现对三种供电电源的自动选择和跟踪锂电池状况并对其实现实时充电功能；同时电源电压经过DC-DC线性稳压模块系列后对负载设备提供12V、9V、5V和3.3V安全稳定的电压量输出。

本发明的有益效果为：本设计在太阳能光伏供电技术基础上融合交流市电和锂电池组作为系统设备的附加电源装置，通过微处理器进行信号采集和控制，是一种以新型绿色能源为主体，专为野外无线检测设备和低压手提设备设计的电源装置。本设计能够自动跟踪太阳能电池电压，并进行反馈，保证太阳能光伏电量输出时，其功率在最大功率点附近，同时在太阳能光伏电池电量信号低下时能够自动选择使用交流市电或锂电池组供电，并且可以实时通过外加电源对锂电池进行充电，保证电量充足；电源电压通过DC-DC线性稳压模块系列后，提供的电压波形稳定，最大误差控制在1％左右。本设计使用三种供电电源复合为手提低压设备和野外无线监控设备提供了极其充足的能量来源，极大地延长了无人情况下负载设备的工作时长，节省了巨大的人力和物力资源，并为绿色能源的使用及推广做出了一定贡献。

附图说明

图1为本发明的组成模块示意图。

图2、图3、图4、图5为本发明的硬件设计示意图。

图6为本发明的系统软件总流程图

具体实施方式

以下结合附图及实例对本发明作进一步描述。

复合电源多级电压输出装置，在温度为25℃的条件下，选取最大功率为15W的太阳能电池和4节3.7V2000mAh的锂电池串联成的电池组作说明，其组成模块示意图如图1所示，主要有太阳能电池模块、交流市电模块、锂电池组模块、ATMEL89C51微处理器模块、ADC0809模数信号采集模块、多级电源选择模块和四级电压多路输出模块。其中太阳能电池模块包括太阳能电池和直流稳压电路；交流市电模块包括交流电接口、变压整流电路和直流稳压电路；锂电池模块包括一个锂电池组和由充电芯片组成的充电电路；多电源选择模块分为一级和二级电源选择电路，受微处理器模块控制。

图2为微处理器模块和信号采集模块的电路部分。其中，ADC0809的IN1口的接口⑧和IN2口的接口⑥分别采集太阳能电池和交流市电的电压情况，将电压信号转为数字信号传入微处理器；同时，单线数字温度传感器DS18B20也将数字温度量传入微处理器，微处理器通过与ADC0809和DS18B20的通讯连接获取所需数据。微处理器的I/O口P1.1、P1.0控制一级和二级多电源选择模块，而P1.2通信智能充电芯片部分。单片机和ADC0809由接口①处锂电池组通过AMS1117-5输出的5V电压供电，且当系统电量不足时，通过LED灯熄灭来进行报警工作。