一种家用太阳能无线供电系统

摘要

本发明提供了一种家用太阳能无线供电系统，系统包括太阳能发电模块、中等功率家用电器供电模块和小功率用电器无线供电模块。其中太阳能发电模块分别与中等功率家用电器供电模块和小功率用电器无线供电模块相连，为它们提供电能。太阳能发电模块中的充放电控制器与蓄电池相连，可以实现电能的双向流动；在小功率用电器无线供电模块中，高频逆变和功率放大模块与发射线圈直接相连，接收线圈与小功率用电器相连，发射线圈和接收线圈间可以进行无线输电。本发明在充分利用太阳能的同时，将多余的电能储存于蓄电池中，有利于电能最大化利用。采用谐振耦合无线电能传输方式，可以实现对小功率用电器无线供电。本发明具有操作简单可靠，环保便捷等特点。

主权项

一种家用太阳能无线供电系统，其特征在于包括太阳能发电模块（I），中等功率家用电器供电模块（II）和小功率用电器无线供电模块（III）；其中太阳能发电模块(I)分别与中等功率家用电器供电模块(II)和小功率用电器无线供电模块(III)相连并提供电能；所述的太阳能发电模块(I)包括太阳能电池板（S）、充放电控制器（K）和蓄电池（B），太阳能电池板（S）与充放电控制器（K）的输入端相连，充放电控制器（K）的三个输出端分别与蓄电池（B）、中等功率家用电器供电模块(II)和小功率用电器无线供电模块(III)相连，太阳能电池板将太阳能转化为电能，电能经充放电控制器后一部分直接为中等功率家用电器供电模块和小功率用电器无线供电模块供电，另一部分储存于蓄电池中；充放电控制器（K）的第一输出端与蓄电池（B）相连；中等功率家用电器供电模块包括逆变器（M1）和家用电器（A1），其中逆变器（M1）的输入端与充放电控制器的第二输出端相连，输出端接中等功率家用电器（A1）；中等功率家用电器供电模块（II）将来自于充放电控制器的直流电输送到逆变器(M1)中，直流电被转换为工频交流电后直接对中等功率家用电器(A1)进行有线供电；小功率用电器无线供电模块（III）包括高频逆变和功率放大模块（M2）、发射线圈（L1）、接收线圈（L2）、无线充电板（P）和小功率用电器（A2）,其中高频逆变和功率放大模块(M2)的输入端与充放电控制器（K）的第三输出端相连，输出端接发射线圈(L1)，接收线圈(L2)与无线充电板(P)内部的高频整流稳压电路(C1)的输入端相连，无线充电板中整流稳压电路的输出端接小功率用电器（A2）；来自充放电控制器的直流电经高频逆变和功率放大模块转换后，输入到发射线圈中，在发射线圈周围产生高频电磁波，接收线圈通过电磁场与发射线圈发生耦合谐振，吸收发射线圈传递的电能，电能通过无线充电板中的高频整流稳压电路(C1)后送至输出端口(D)，为小功率用电器（A2）供电；所述充放电控制器（K）包括稳压二极管（W）、电感（L）、第一二极管（D1）、第二二极管（D2）、第一开关管（Q1）、第二开关管（Q2）、第一采样电阻（R1）、第二采样电阻（R2）、电流互感器（CT）、单片机、PWM信号放大电路、输出保护及功率驱动电路、输入端和三个输出端；其中太阳能电池板与充放电控制器输入端一侧相连，并且正负极对应连接，稳压二极管（W）并联在充放电控制器输入端的另一侧，电感（L）的一端分别与稳压二极管（W）的一端及充放电控制器输入端正极相连，电感（L）的另一端分别与第一二极管（D1）及第二二极管（D2）的阳极相连，第一二极管（D1）的阴极分别与第一采样电阻（R1）的一端及控制器三个输出端的正极直接相连，第一采样电阻（R1）的另一端分别与第二采样电阻（R2）的一端及单片机电压采样输入端相连，第二采样电阻（R2）的另一端分别与第二开关管（Q2）的源极和第一输出端的负极相连，第二二极管（D2）的阴极与第一开关管（Q1）的漏极相连，第一开关管（Q1）的源极与充放电控制器输入端的负极和第一输出端的负极直接相连，第一开关管（Q1）的栅极与PWM信号放大电路的输出端相连，PWM信号放大器的输入端与单片机第一信号输出端相连，第二开关管（Q2）的漏极分别与第二输出端和第三输出端的负极相连，第二开关管（Q2）的栅极与输出保护及功率驱动模块的输出端相连，输出保护及功率驱动电路的输入端与单片机的第二输出端相连，电流互感器（CT）安装在第二开关管（Q2）源极与第一输出端负极的连接线上，电流互感器（CT）的输出端与单片机的电流采样输入端相连，第一输出端的正极与蓄电池的正极相连，第一输出端的负极与蓄电池的负极相连；太阳能电池板为充放电控制器供电，稳压二极管（W）稳定输入端的电压，电感（L）用来储能，第一二极管（D1）为整流二极管，第二二极管（D2）用于防止所在支路电流回流，第一采样电阻（R1）和第二采样电阻（R2）对充放电控制器的输出电压进行采样，并将采样结果送至单片机电压采样输入端，与单片机内部比较器的参考电压进行比较，产生的PWM信号经单片机第一信号输出端，被送至PWM信号驱动电路的输入端；电流互感器（CT）用来采样第二开关管（Q2）的电流大小，并将电流采样结果送至单片机电流采样输入端，与单片机内部比较器的参考电流进行比较，产生的PWM信号经单片机第二信号输出端，被送至输出保护及功率驱动电路的输入端；其中PWM信号放大电路把来自单片机的PWM信号进行放大，输出脉冲信号到第一开关管（Q1）的栅极，控制其开通和关断，从而使输出电压维持在设定范围内；输出保护及功率驱动电路将来自单片机的PWM信号进行转换和放大，输出脉冲信号来控制第二开关管（Q2）的开通和关断，从而对电路进行实时保护；充放电控制器的第一输出端与蓄电池相连，在太阳能电池板供电充足时，充放电控制器为蓄电池充电，当太阳能电池板供电不足或者用电负荷较大时，蓄电池反过来为充放电控制器供电；第二输出端与中等功率用电器模块相连，为其供电；第三输出端与小功率用电器模块相连，为其供电；充放电控制器输出电压的额定值为24V、36V和48V三种。