一种光伏驱动制冷装置及其控制方法 【技术领域】
本发明涉及太阳能能量转换技术领域及控制技术领域，更具体地说，涉及一种光伏驱动制冷装置及其控制方法。
背景技术
随着人们节能和环保意识的增强，太阳能越来越得到广泛的应用，太阳能的利用已成为了各国科技人员的一个努力方向。在太阳能利用中，太阳能制冷冰箱、冷柜是一个极具发展前景的领域，也是当前制冷研究中的热点。太阳能用于冰箱和冷柜技术的实现途径有三条：吸附式，吸收式，光伏电池转换式三种。前两种形式因为系统复杂，制冷效果比压缩式制冷差，离普及应用还有较远距离。2001年9月5日公开的公告号为2446465的中国实用新型专利，公开了一种采用太阳能光伏驱动技术，利用太阳能电池供电的电冰箱，该冰箱将由太阳能电池产生的直流电经交流转换后输入到冰箱压缩机。这种冰箱由于使用了交流转换装置使电路系统繁琐、实现方式复杂化，而且它没有考虑到连续阴雨，阳光不足的客观情况。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种电路简单、环保节能的光伏驱动制冷装置，该装置能在不同的天气下全天候正常工作，以解决现有技术的不足。本发明要解决的另一技术问题是提供一种光伏驱动制冷装置的控制方法，该方法通过对太阳能的优化配置，使系统运行在良好地工作状态。
解决上述技术问题的方案是这样的：一种光伏驱动制冷装置，包括装有直流压缩机的电冰箱、向冰箱提供直流电源的太阳能电池，其特征在于：还包括蓄电池，并接所述电冰箱、太阳能电池和蓄电池的控制器，所述控制器内设有蓄电池充电电路与压缩机供电电路及可选择接通两电路之一的第一切换器，所述控制器的微处理器根据输入信号控制第一切换器动作。
上述的光伏驱动制冷装置，其特征在于：所述蓄电池充电电路并接有太阳能电池自放电电路和可选择接通所述蓄电池充电电路与太阳能电池自放电电路两者之一的第二切换器。上述的光伏驱动制冷装置还包括用以切断所述蓄电池向冰箱供电电路的第三切换器。
按照本发明的光伏驱动制冷装置的控制方法，控制器的微处理器根据制冷装置的设定温度与实测温度确定压缩机是否工作并输出信号进行控制，其特征在于：若微处理器确定压缩机需工作，则执行压缩机供电步骤；否则，执行电池充电步骤。
上述控制方法中所述压缩机供电步骤包括以下步骤：微处理器控制第一切换器接通压缩机供电电路，并判断蓄电池工作状态和电能参数，当蓄电池电能参数小于第一参数值大于第二参数值且蓄电池处于非放电状态，或者当蓄电池电能参数小于第二参数值，控制第三切换器断开蓄电池与压缩机的连接。第二参数值的数值范围是30％～35％，第一参数值的数值范围是50％～55％。所述的电池充放电步骤包括以下步骤：微处理器控制第一切换器断开压缩机供电电路并判断蓄电池电能参数，若蓄电池电能参数小于第三数值，则接通蓄电池充电电路；若蓄电池电能参数大于第三数值，则接通自放电电路。所述第三数值是100％。
实施本发明的装置和方法，通过配备外置蓄电池以及对由太阳能电池、蓄电池和制冷装置间的电源优化配置，使系统运行在最佳的工作状态，解决了目前太阳能冰箱实现方式复杂、控制过于简单、无法长年使用的缺点，具有节能、环保、全天候连续运行的优点。
【附图说明】
图1为本发明光伏驱动制冷装置的结构示意图；
图2为本发明光伏驱动制冷装置实施例中控制系统逻辑方框图；
图3为本发明电路示意图；
图4为本发明控制方法实施例的流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
参见图1，在本发明中太阳能电池1，太阳能电池1包括一块用于收集太阳光能的集光板和将光能转化为电能的装置，蓄电池4通过智能控制器3与冰箱或冷柜2连接，太阳能电池1、蓄电池4并联对冰箱或冷柜2供电。
参见图2，微处理器40在输入端口有电压信号输入模块10，充电特性信号模块20，温度信号输入模块30，在输出端口连接有控制输出模块50，显示输出模块60。重要的是在充电特性信号模块20及温度信号输入模块，温度信号包括冰箱或冷柜的设定温度值、由感温头实测的温度数据，CPU根据温度信号确定压缩机是否需要工作并输出控制信号使直流压缩机得电运行或断电停止运行。在充电特性信号模块20中，通过模糊逻辑规则学习蓄电池特性曲线，得到表示蓄电池充电状态的百分比参数(SOC)，根据蓄电池的SOC并结合压缩机的工作需要，CPU输出控制，包括蓄电池充、放电控制，太阳能电池自放电控制，太阳能电池向压缩机供电控制。
在图2中，电压信号输入模块10将太阳能电池电压、蓄电池电压的信号输入CPU并在显示输出模块50中显示，所述的显示输出模块还可以输出负载(冰箱或冷柜)的电流值显示、蓄电池充状态显示、出错显示、或警报功能。
参见图3，控制器上设有M+、M-，A+、A-和L+、L-接口，接口分别与太阳能电池正负极，蓄电池正负极以及冰箱直流压缩机正负极连接，图中虚线部分为智能控制器部分，T1、T2、T3分别是第一、第二、第三切换器的开关。第一切换器可以接通压缩机供电电路或断开压缩机供电电路并接通蓄电池充电电路和太阳能电池自放电电路并联的支路。再由第二切换器选择接通蓄电池充电电路或太阳能电池自放电电路。
当第一切换器接通压缩机供电电路，太阳能电池与蓄电池并联同时给冰箱或冷柜2供电，当蓄电池的电能参数低于某值时，第三切换器的开关断开，蓄电池停止向冰箱或冷柜供电。
参见图4，控制器CPU根据温度信号确定压缩机是否需要工作，如果是，微处理器控制第一切换器接通压缩机供电电路；否则断开压缩机供电电路。接通压缩机供电电路后，蓄电池与太阳能电池并联向冰箱或冷柜供电，蓄电池在供电过程中，通过一种特定的模糊逻辑规则学习蓄电池特性曲线，学习所得的蓄电池充电状态(SOC)误差控制在10％左右，当SOC值小于30％，第三切换器切断蓄电池与冰箱或冷柜电路回路，蓄电池停止对冰箱或冷柜供电；当学习到充电状态(SOC)又重新高于50％，第三切换器重新接通蓄电池电路回路，蓄电池恢复对冰箱或冷柜供电。
当压缩机不需工作时，第一切换器工作，切断对冰箱或冷柜的供电，CPU判断蓄电池的电能参数，若蓄电池未满冲，则控制第二切换器接通蓄电池充电电路，系统根据SOC值和利用充电电压的温度跟踪反馈，应用带有脉冲宽度调制功能的混合电路提供稳定充电电流和防止过量充电，保证最高充电电压不超过15伏。当蓄电池电满冲，且压缩机不需运行时，第二切换器接通太阳能自放电电路，控制系统自动调节内置电阻，实现太阳能自动放电功能，有效地保护系统。
在控制系统进行工作过程时，系统充电状态(SOC)、充电电流和负载(冰箱或冷柜)电流大小等通过该显示输出模式60的液晶显示器(LCD)显示，而操作状态、出错提醒、负载导通标示和警报等通过电子显示屏(LED)显示。因此可以通过视觉对此控制系统工作状态有个直接了解，便于操作和控制系统，确保系统运行良好。
本发明的蓄电池可以选用(Battery Specialists)公司的E24SLDG型号的产品或Concorde Battery公司的PVX-12100型号的产品，太阳能电池可以选用Canon Unisolar公司的CAN#US-64或Bp公司的SX75TU型号产品。压缩机参数选择为额定电压12V、额定电流8A。