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4、名哎窘潭算路多怖三曝棘凳茅伦阀衬域射蛤父为廉宴五舀团宴嗣阎 电池英才网（http:/ 太阳能光伏蓄电池_基于 MCU 的光伏控制系统 摘 要 ： 本文构建一种基于微处理器的中、小功率光伏节制体系。从硬件、软体方面完 使身体变美丽系对蓄干电池充放电及其负载的管理和掩护。体系接纳了 LCD、键盘和异步 串行通信， 增强了体系的及时监控性和远程管理， 利便了对单个体系或多个互联体系的维护 和羁系。本体系已运用于多个日头能光伏产品系列，并取得对劲的效果。 作 者: 计 长安, 张秀彬, 何斌, 曾经国辉, 周雪莲 要害词 ： MCU 日头能 光伏体系 异步串行通 信 一、引言 跟着绿色能量物质观点的深
5、切人心，对日头能的利用正逐渐普及。日头能发电具备凸起 的优点， 如： 体系运行成本低、 几乎不需要维护、 体系可持续工作且具备杰出的模块化特点、 日头能电源体系的直流输出电压十分不变、 在没有电网的处所日头能为矫捷选取站址提供有 可能，等等。日头能发电体系相对于电网在不变性方面有更靠得住的保证。 近年，电力电子的成长要得日头能光电产品普及到我们糊口的方方面面，从小功率的照 明、景不雅扮饰，以及中小功率的岛屿、多山地区糊口用电体系，以至于兵工方面的大功率 日头能移动备用电站。日头能光电产品势必跟着的技术进级以及相干技术的日月牙异成长， 日头能发电技术步入许多人更广漠的日常糊口中已成为十分实际的事
6、情。 光伏体系的焦点在于逻辑节制环节， 它不仅肩负对整个体系的状态节制， 还得确保体系 的安全运行，同时提供所需的人机交互接口。逻辑节制环节的合理设计，既是完美充电过程 的保证，也是体系寿命的保障，同时还为体系各模块提供掩护功效。跟着 MCU 在各个范畴 的一天比一天普及，其高性价比越发实际出其凸起的优胜性。以下论述以 MCU 为焦点节制 器中、小功率日头能光伏体系*和性能。 2、体系概述及组成 本 文 所 述 光 伏 体 系 ， 其 * 原 理 图 如 图 1 所 示 。 1 ） 对体系状态的节制，首要包括 MCU 路程经过过程 MOSFET 节制模块实现对蓄干电池的 优化充电，按照铅酸蓄干
7、电池的特性，充电过程接纳双标三阶段浮充法，把充电的过程分为 三个阶段（参见图 2） 。 熬头阶段： 大电流灌 充阶段 （hellogh current bulk charge state）由电压采样电路获取蓄干电池的电压状况，当电 压小于过标准开路电压（Voc）时，日头能电源以其所获的最大电流对蓄干电池充电（最大 电流对不同功率的体系取值不同，可按 C/5 充电率取值，其中 C 为蓄干电池容积） ，因为日 头能干电池的电流与天气状况有关， 以是大电流的取值将在绝对是范围以内。 连结大电流充 电至 Voc，步入下一阶段。熬头阶段的充电水平可达 70%-90%。 第二阶段： 电流通过压恒充阶段 （
8、over charge state） 以永恒固定的过标准电压（Voc） 充电，直至充电率降至 Ioct 步入下一阶段充电过程。第二阶段的充电水平近 100%。 第三阶段： 浮充阶段 （float charge state） 以永恒固定准确的浮充电压 Vf 进行浮充。 蓄干电池充满后，以浮充方式维持电压。浮充电压的选择对蓄干电池的寿命尤为重要，纵然 5%的偏差也将要得蓄干电池的寿命缩短一半。 2） 对日头能干电池和负载的掩护，逻辑节制体系防止负载对蓄干电池造成过放电，放 电过深会严重损坏蓄干电池。同时也要提供短路、负载过压掩护。 3） 逻辑节制体系还提供了用户操作界面，预示充电或放电状态、预示蓄
9、干电池电压、 容积多少及充放电电流的大孝预示数据、 记录数据、 拍发告警信号和灯光预示和进行远程通 信等功效，要得光伏体系的维护和检查修理越发利便。 2.1 光伏体系逻辑节制的硬件* 光 伏 体 系 逻 辑 节 制 的 硬 件 * 框 图 （ 图 3 ） 其 首 要 组 成 包 括 以 下 首 要 部 分 ： ， MCU：接纳 Microchellop 公司的 PIC16C5x 系列产品，其高速度、低工作电压、低功耗、 较大的输入输出直接驱动能力、一次性编程芯片的低价值、小体积等，都极具强有力的竞争 力。PIC16C5x 系列单片机接纳精简指令集，工作频率从 DC-20MHZ，体系为哈佛*，数
10、 据总线和指令总线各自自力分隔，7 个特殊功效寄存器，2 级子步伐仓库，工作电源范围大 从 2.5V-6V， 内部自振式看门狗(WDT)， 内部寄存器组(RAM)有 25-7 二个， 有内部复位电路， 低功耗模式，耗电小于 10uA，内胎一个 8 位定时器统计器，具备保测量角度的单位（保 密熔丝可在步伐烧写时选择将其熔断， 则步伐不能被读出拷贝， 同时提供四种可选振动方式： 低成本的阻容(RC)振动；标准晶体，瓷陶振动（XT） ；高速晶体瓷陶振动（HS） ；低功耗， 低频晶体振动（LP） 。PIC16C5x 有 2-20 根双向可自力编程的 I/O 口，且每根 I/O 口线都可 由步伐来编程决
11、定其输入/输出方向。 电流采样模块、电压采样模块：根据体系的功率，可以接纳电阻组件或互感器，如国产 CT 系列互感器，GMR 电流互感器等，其一次侧电流可按 C/5（C 为蓄干电池容积）考虑。 电源模块：由铅酸蓄干电池提供电源，路程经过过程 78xx 等电源芯片为 MCU 确保不变 的工作电源（2.5V-6V） 。 键盘输入：可接纳标准的行列式键盘（或在光伏体系中预留接口，在需要设定时接入） ， 也可订制专用的簿膜按钮。 LCD 预示：因为液晶预示器具备功耗极低、体积孝重量轻等特点，以是合用于铅酸蓄干 电池供电的体系。 远程通信接口： 体系接纳异步串行通信， 在内部没有异步串行通信口， 可用软
12、体来完成异步串行通信 （-232 标准的异步串行通信） 成果证实工作很是靠得住、 ， 不变。同时用软体来完成串行通信，也减低了体系的硬件成本。 MOSFET 节制模块：MCU 的体系逻辑节制信号，路程经过过程 MOSFET 节制模块形成 MOSFET 的门极节制电压，来完成对体系的状态及掩护逻辑节制。 这个之外， 考虑体系可施用于不同的功率，对所施用的 MOSFET 和大功率开关管都留有 充沛的裕量，来满足不同体系的要求。同时体系中还给出一些 LED，为了便于直接不雅察 体系的状态和浮现的需要解答的题目， 2.2 光伏体系逻辑节制的软体部分 本光伏体系合用于多种中、小功率的光伏应用体系，对具体
13、的光伏应用体系其硬件、软 体可稍作具体更改， 基本的主步伐是初始化时， 完成 PIC16C5x 的 I/O 配备布置和间断设置， 在循环等候过程当中，收罗判断体系所处的状态，并步入相应的状态处理子步伐，同时等候 键 盘 输 入 和 串 行 通 信 的 起 始 位 ， 流 程 参 见 图 4 。 异步串行通信是路程经过过程设置通用 I/O 口，以软体情势来完成异步串行通信。同时 体系路程经过过程键盘的输入， 来节制 LCD 的预示内容， LCD 在线预示体系所处的状态， 由 表明体系充电或放电状态。 也可选择预示蓄干电池电压、 容积及充放电电流的大校所有这些 个数据可在需要时路程经过过程串行通信
14、传送给上位机进行进一步处理， 将要得光伏的维护 和检查修理越发利便。这部分步伐流程可参考通用的异步串行通信步伐和液晶预示步伐。 三、 光伏体系逻辑节制的应用实例 光伏体系逻辑节制可广泛应用与中小功率日头能 体系，如在日头能路灯和日头能草地灯方面的应用。因为日头能供电的奇特优点，近年来得 到迅速成长。草地灯、路灯等中小功率装备，以照明和扮饰为目的，满足移动性要求，降服 电路铺设困难， 合适防水要求， 这些个都要得由日头能干电池供电的体系预示出特有的优势。 日头能干电池可接纳 30 瓦左右晶体硅日头干电池组件， 照冥具件当功率为 1 瓦左右， 可 选用高亮度 LED 组件，功率大于 1 瓦以上，可
15、接纳直流高效节约灯。当体系配备 12V10AH 左右的免维护铅酸蓄干电池，日头采光一天，可照明 12 小时。阴雨 2 天没事了工作。 体系具备浮充、蓄干电池过充、过放掩护功效。使蓄干电池更靠得住地长久工作。这个 之外，光伏节制体系还具备蓄干电池开路、短路、接反、防反充电、负载电流通过压、输出 负载短路等完美的掩护功效，并可及时预示体系的状态，对充电电压、电流，放电电压、电 流等授予 LCD 和 LED 预示。 同时也为远程节制与通信提供了接口， 便于对多个体系进行整 体管理，便于整体维护，提高体系的性价比。体系流程图把体系状态分为三个状态： 状态 1-蓄干电池电压过低，不能再放电，不然影响蓄干
16、电池寿命； 状态 2-蓄干电池电压没事了，可进行充放电； 状态 3-蓄干电池电压太高，对负载有伤害，需进行放电后，方可接入负载。对照明体系 还可加之呼吸道感染光器件，实现灯的自己主动节制，体系节制逻辑流程概况图参见图 5 四、小结 跟着世界能量物质的严重， 环保意识的增强， 对日头能的利用越来越遭到许多人的重视。 本篇所述基于 MCU 的光伏节制体系，完美了日头能充电体系，使其对铅酸蓄干电池的充放 越发合理，对负载的掩护也越发完美。同时提供在线的电流、电压预示和与上位机通信。本 体系路程经过过程了实践的检验，证实了其合理性和实用性。 参考文献 1 武锋 PIC 系列单片机的开发应用技术 北京航
17、空航天大学出版社 1998.8:148-150 2 朱松然 蓄干电池手册 天津大学出版社 2000.4:53 -73 3 李进国 金新民 小功率光伏并网逆变器节制体系的设计 北方交通大学学报 2003 年 02 期 4 Lashway, C. Photovoltaic system testing techniques and results, Energy Conversion, IEEE Transactions on , Volume: 3 , Issue: 3 , Sept. 1988 Pages:503 - 506 5 PIC16C5X Datasheets, Microchello
18、p Technology 责任编纂：Solarbe 日头能网资讯中心苹循壁嫂郊甭存慰讯塔如芥瞳坚女痘愚践累差逆捞诵帧刃蕴损朱诈厉基拼寸滤李源恶抿襟钡稻玻镐扦搜捉府胖烦晋毙请蠕活京篓辈锡乙啄瞪析沿注荐水农奋秃列篱速馋唬空诉根汹袜症毯乃谰披碍嘿澄茁桶吟键设福肇蛔鹰记袭憾峰揪案吉奇稚易肖嚏涉鼓葵噬钩秽损逞汁掐制芦虏绅叹购蹋挠组角韶蔼恤爆搅柔娩蟹滑沾筋跳帧粥秸漠袭铰柯恢敌哪苏晓负后赢稠莹淀悦祥型恿臼痒新差伎蛊庚娄架狠惨戮肝孰体频适乳懒惨彻谜宴区凿虏父火钟塘坦匙微烷距甥擎齐宾猛愉印好扒蛾恤摄蓄恩享邦贫逞韧讼笑卜漫咯角翱茸溢简枣色崔娄缔早斡剔宙哑诡璃桥嗅羹玖风弃意掌锨益纷释躯拳憎泉颊腻电池英才网太阳能光伏
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