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申请/专利权人：四川师范大学

摘要：本发明公开了一种适应极端光照条件的智能光伏电源系统，包括具有温度检测功能的光伏电池模块、供电输出与通信接口模块、蓄电池模块、低功耗控制器模块、ModBus通信模块、变电流蓄电池充电模块、变电压超级电容充电模块、低功耗开关电源模块、电流电压检测与开关模块。本系统整合了蓄电池充电管理功能、应对长时间阴雨气候条件下的待机保护功能、极弱光照环境下的电能收集功能，以及通信功能。较好地解决了当前物联网应用中的供电问题。尤其是户外应用，在无专门供电线路条件下，可以解决大数量、小功率、低成本电源部署。本系统具有免维护、安装方便、长时间高可靠工作的特点，最大程度节约后期维护成本。

主权项：1.一种适应极端光照条件的智能光伏电源系统，其特征在于，包括具有温度传感器的光伏电池模块、供电输出与通信接口模块、蓄电池模块、低功耗处理器模块、ModBus通信模块、变电流蓄电池充电模块、变电压超级电容充电模块、低功耗降压开关电源模块以及电流电压检测与开关控制模块；所述具有温度传感器的光伏电池模块：将光能转换为电能，作为电能输入，并能探测光伏电池工作温度；所述供电输出与通信接口模块：提供电源输出和光电隔离型RS485串口通信，光伏电源告警信息和控制信息由该通信接口输入输出；所述蓄电池模块：在光照充足的情况下将电能储存到蓄电池，在光照不足情况下，蓄电池放电供负载使用；所述低功耗处理器模块：采用低功耗单片机以及低静态电流开关电源组成，采用Buck降压转换器，为单片机提供电源；所述ModBus通信模块：使用ModBusRTU通信协议与外设进行通信，并提供电源输出，电源输出与通信输入输出构成可提供电能的总线结构；所述变电流蓄电池充电模块：由Buck降压型电池充电集成电路U5实现，U5具有最大功率点跟踪MPPT控制端，该控制端口与低功耗处理器模块的单片机U1通过IO_BUS2相连；单片机U1控制MPPT端口实现充电电流大小的控制；变电流蓄电池充电模块，以外置电阻可调工作电流方式的开关式充电集成电路为基础，包括蓄电池负温度系数NTC检测电阻R10、储能电感L2、充电电流检测电阻RS3、充电电流调整电阻Rx；采用单个或者多个数字电位器U11级联替代电流调整电阻Rx，实现可变充电电流控制；所述变电压超级电容充电模块：由单片机U1以及U6组成的Buck-Boost可升降压型开关电源实现，U6的MPPT端口通过IO_BUS1与低功耗处理器模块中的单片机U1相连；单片机U1通过IO_BUS1控制单片机U6单元输出不同的电压；变电压超级电容充电模块，由Buck-Boost升降压变换电路组成，包括储能电感L3、Boost电容C8、C9，内部逻辑中具有4个MOS管驱动储能电感L3；还包括输出反馈电阻R13、电阻R16；将电阻R13、R16反馈的电压与集成电路U6之间引入一个运算放大器U9，使得电阻R13、电阻R16、电阻R19、电阻R20、运算放大器U9构成一个减法运算器；用单片机控制数模转换器DAC输出不同电压，采用运算放大器U10做电平变换，将DAC电压变换成驱动U9反向端适合电压，从而改变Buck-Boost变换器输出电压Vout，实现输出电压可控；所述低功耗降压开关电源模块：包括U7，电源输入由太阳能电池提供，输出电压提供给U3和U4；U3与U4均为低压低功耗输入电流检测放大器；所述电流电压检测与开关控制模块：包括电流检测、电压检测、开关控制；设置有光电池输出电流检测电阻RS1，电阻RS1与低压低功耗输入电流检测放大器U3构成光电池输出电流测量电路，U3输出与单片机U1模拟转数字接口AD1相连；设置有串联分压式光电池电压检测，由电阻R7、电阻R6构成，分压输出与单片机U1的AD2相连；AD1与AD2构成的电流测量和电压测量，用于检测光电池输出功率；设置有输出电流检测电阻RS2，电阻RS2与低压低功耗输出电流检测放大器U4构成输出电流测量电路，U4输出与单片机U1的AD5相连；设置有串联分压电路，由电阻R2、电阻R3组成，用于检测输出电压大小；AD5与AD6构成输出电压、输出电流测量，用于测量电源输出功率。

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