太陽能光伏發(fā)電電源變換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、2014屆本科畢業(yè)論文太陽能光伏發(fā)電電源變換系統(tǒng)的設(shè)計(jì):少博學(xué)號(hào)： 2010274024專業(yè)：光信專業(yè)導(dǎo)師：董有爾教師二零一四年四月18 / 17太陽能光伏發(fā)電電源變換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生：少博指導(dǎo)教師：董有爾摘要:本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，目的是將光伏電池產(chǎn)生的的不穩(wěn)定直流電源通過DC-DC變換及DC-AC變換，成為穩(wěn)定輸出的直流和交流電，以至于可以外接蓄電池及負(fù)載形成完整的發(fā)電系 統(tǒng)。此穩(wěn)壓電源為 DC-DC變換、充電保護(hù)、DC-AC變換三個(gè)模塊構(gòu)成。開關(guān)電源將電池板穩(wěn)壓后的直流電發(fā)送給蓄電池，再通過逆變器變換成交流電，實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電的家庭或小規(guī)模應(yīng)用。關(guān)鍵詞：蓄電池；升壓；降壓；模數(shù)轉(zhuǎn)換

2、；逆變器；開關(guān)電源目錄第一章緒論11.1全球能源背景簡介11.2研究光伏發(fā)電電源變換系統(tǒng)的意義11.3論文研究主要容3第二章光伏電池發(fā)電的原理和特點(diǎn)32.1光伏電池的開展32.2光伏發(fā)電原理 42.3光伏發(fā)電特性 6第三章系統(tǒng)設(shè)計(jì) 103.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 103.2 DC-DC變換電源模塊設(shè)計(jì)103.3充電保護(hù)模塊的設(shè)計(jì)103.4 DC-AC變換輸出模塊的設(shè)計(jì)16第四章總結(jié)與展望17參考文獻(xiàn)18ABSTRACT 19致20第一章緒論1.1全球能源背景簡介在人類成長的前5000年中，對(duì)能量的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上最近的三百年需求那么緊。18世紀(jì)，最先從英國發(fā)起的工業(yè)的革命，極促進(jìn)了世界的開展，從此步入了

3、新的時(shí)代，對(duì)此，世 界各國急迫需求更多能源以促進(jìn)社會(huì)文明的進(jìn)步。然而，自然界一次性能源儲(chǔ)量有限，遇到能源缺乏只是時(shí)間的問題，從世界來看，已經(jīng)得知的石油只能夠20-40年消耗的了，石油氣也只能夠50-60年消耗，就連現(xiàn)在占絕比照例的煤，最多也只夠使用200年左右。另一方面，一次性能源的采集、轉(zhuǎn)移和消耗過程中都會(huì)對(duì)大氣和自然環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞性后果。 根據(jù)調(diào)查，目前，每年大量的化石能源消耗平均產(chǎn)生約一億噸溫室氣體，已經(jīng)嚴(yán)重破壞了大氣層和嚴(yán)重的溫室效應(yīng)，近 2000年來，世界二氧化氮產(chǎn)生速度的日益加快，如果不盡早的 控制，將使冰川融化，水平面上升，淹沒大片陸地，四分之一的人類居住地將受到威脅。就 連

4、近代才開展起來的核能發(fā)電的原料放射性元素鈾的儲(chǔ)量也是極為有限的，而且核能發(fā)電最大的問題是平安的不確定性和環(huán)境的放射性污染的廢料難以處理，也是很難解決全球能源的長久地穩(wěn)定地供給問題。因此，人類在全力設(shè)法解決常規(guī)能源缺乏的問題，尋找可持續(xù)的替代性能源。太陽能就成了一種穩(wěn)定、可持續(xù)性好、平安干凈無污染的理想的替代新能源。光伏電池經(jīng)過不斷的進(jìn)步，技術(shù)日益成熟，轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)提高不少，目前單晶硅電池的效率最高可以到達(dá)20%,量產(chǎn)型的也能到達(dá)14%，多晶硅效率也能到達(dá) 12%了。于是在2000年開場(chǎng)，多晶硅光伏電池 的成品也開場(chǎng)完畢實(shí)驗(yàn)室生涯，進(jìn)入市場(chǎng)，效率的提升，更加促進(jìn)了太陽能使用的步伐。從中國本身來看

5、，經(jīng)過數(shù)年的開展，我國光伏產(chǎn)業(yè)開展迅速，光伏電池技術(shù)日益完善，和老牌國家相比，正迎頭趕上，而且有超越的潛力。產(chǎn)業(yè)化方面，2000年之后，中國的光伏產(chǎn)業(yè)不斷進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)不斷擴(kuò)大，但是和興旺國家相比仍有不小差距。2003年中國太陽能電池制造大概是20兆瓦，然而中國太陽能電池成品封裝本可以到達(dá)50兆瓦的，數(shù)倍于太陽能電池的制造能力。所以，中國雖然有可以制造20兆瓦太鞥能電池的能力，但是截至2002年，只生產(chǎn)了全球百分之一，也就是4兆瓦的太陽能電池板。在 2002-2003我國進(jìn)展了“光明工程'，在方案要安裝的20兆瓦的太陽能總裝機(jī)量中，國產(chǎn)太陽能電池僅占10%，國廠商和一次大的商機(jī)擦肩而過。近

6、日中國光伏電池產(chǎn)業(yè)銷售地區(qū)還是以偏遠(yuǎn)地區(qū)為主，看上去有一定的開展，但是實(shí)際上前景不容樂觀。太陽能發(fā)電市場(chǎng)在 2000年前是：通訊業(yè)有40%50%，鄉(xiāng)村和偏僻地區(qū)占 40%左右，其它10%左右。然而07年當(dāng)年的75%銷量都是在鄉(xiāng)村 地區(qū)?，F(xiàn)在國產(chǎn)硅片的理論能力是 4.5兆瓦，在沒有電力的縣試點(diǎn)全部建立了太陽能發(fā)電設(shè) 備，其功率的到了 100千瓦?？梢钥闯?，中國太陽能電池行業(yè)的開展迅速但是市場(chǎng)應(yīng)用的開 展沒有跟上時(shí)代。其實(shí)，中國的太陽能資源分布十分廣泛，而且可利用的總量也是十分巨大的。根據(jù)資料顯示，太陽能容量到達(dá)500萬千焦/平方米每年，光照時(shí)間至少有 2200小時(shí)的區(qū)域能有全中 國面積的一半以上

7、以上。太陽能資源中國亟需開發(fā)1.2太陽能光伏發(fā)電電源變換系統(tǒng)開發(fā)的意義光伏發(fā)電是應(yīng)用光生伏特效應(yīng)，以光伏電池作為工具將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。光伏電池是應(yīng)用光生伏特原理，采用相應(yīng)半導(dǎo)體材料制成的發(fā)電設(shè)備。太陽能和其他能源相比擬，是一種很干凈，可再生，利用簡單高效的新能源。在當(dāng)代， 世界各國政府和能源部門都認(rèn)為太陽能是未來新能源利用的方向所在。有關(guān)調(diào)查表現(xiàn)，到 2010年，全球光伏電池產(chǎn)量將會(huì)有14-15GW的總量，這顯示光伏產(chǎn)業(yè)的未來前景是很大的。總的來說，太陽能光伏發(fā)電終將有一日會(huì)完全取代傳統(tǒng)的不可再生能源。在此發(fā)方向來看看，大概到21世紀(jì)30年代，全世界總發(fā)電量的 5%-20%將會(huì)是太陽能

8、發(fā)電的產(chǎn)出。以下的特點(diǎn)尤其重要的提醒了其的特征：儲(chǔ)量巨大：太陽能是可再生的，使用量幾乎無窮大。太陽發(fā)出的輻射的能量約是3.75xkW，是利用不完的的。其中輻射到地球上的能量有1.73x，能到達(dá)地表的能量有8.1xkW。在陸地上的能量大約為1.7x W,這個(gè)數(shù)字幾乎是全世界一年生產(chǎn)用電總和的四萬多倍。太陽這個(gè)是個(gè)年輕的恒星，還能穩(wěn)定存在幾十億年，對(duì)于人類來講，太陽能所能利用的時(shí)間是無窮無盡的。不需要復(fù)雜的開采工藝，運(yùn)輸相對(duì)來說也十分簡單，不消耗多少能源。干凈無污染，不會(huì)釋放有毒氣體和溫室氣體，也沒有輻射的廢料產(chǎn)生。本身利用十分簡單，不需要復(fù)雜的設(shè)備占用空間，也沒有噪聲產(chǎn)生。壽命長，工作穩(wěn)定并且使

9、用環(huán)境無限制。晶體硅光伏電池的工作年限可以到達(dá)20-35年，蓄電池也可以工作 10多年。由此可見，在能源緊缺的危機(jī)即將出現(xiàn)，全球變暖，環(huán)境污染嚴(yán)重的今天，光伏發(fā)電應(yīng)用的重要性異同反常。同時(shí)顯示出，光伏發(fā)電技術(shù)的研究意義的重要和應(yīng)用前景的美好。在偏僻不通電的鄉(xiāng)村和遠(yuǎn)海，該裝置能夠有效地實(shí)現(xiàn)為用戶生活供電，國主要生產(chǎn)和研究應(yīng)用于偏遠(yuǎn)地區(qū)或短時(shí)間照明等用途的小型獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)。圖一太陽能電池板1.3論文研究主要容在能源構(gòu)造與利用新型干凈能源開展的背景下，太陽能光伏發(fā)電電源變換系統(tǒng)將成為一項(xiàng)熱門研究。中國的光伏發(fā)電技術(shù)起步較晚，在利用太陽能是不是很常見，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)需要合理的設(shè)計(jì)在不同的地區(qū)

10、，條件下能夠良好的運(yùn)作。本文依照大學(xué)近代物理實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有的太陽能電池板為條件，設(shè)計(jì)一套簡單實(shí)用的光伏發(fā)電電源變換系統(tǒng)，配合蓄電池組件，各模塊能夠組成完整的發(fā)電和存貯應(yīng)用系統(tǒng)，可以到達(dá)直接接負(fù)載及用電器利用太陽能的目的。文章主要構(gòu)造如下：第一局部為緒論局部，介紹了太陽能光伏發(fā)電在未來能源趨勢(shì)中的重要地位和光伏發(fā)電 系統(tǒng)在中國急需推廣和擴(kuò)大生產(chǎn)的現(xiàn)狀。第二局部主要介紹了太陽能光伏電池的發(fā)電原理和光伏電池本身的特性。第三局部主要介紹了光伏發(fā)電電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。和各個(gè)模塊的電路設(shè)計(jì)。第四局部是總結(jié)和展望， 為本文的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)操作的分析，總結(jié)了設(shè)計(jì)缺陷。第二章 光伏電池發(fā)電的原理和特

11、點(diǎn)2.1光伏電池的開展歷程在1839年，法國一個(gè)名叫安托萬亨利貝克雷爾的人覺察，光照射在半導(dǎo)體材料外 表上，致使不同區(qū)域間產(chǎn)生了電位差。這就是光伏效應(yīng)的由來。1954年，洽彬與匹而宋這兩個(gè)美國科學(xué)家在美國著名的貝爾實(shí)驗(yàn)室首次研究成功了單晶硅光伏電池，從此太陽能和電能之間的轉(zhuǎn)變成為了可能。到今天，經(jīng)過了 170多年的進(jìn)步，總體來講，根底研究和技術(shù)的成長都起到了積極推動(dòng) 作用。光伏電池應(yīng)用革命在三貝爾實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家成功地開發(fā)了單晶硅光伏電池，發(fā)揮著決定性的作用，在光伏電池開展上有著里程碑一樣的作用。然而到今天，光伏電池的根本構(gòu)造和運(yùn)作原理沒有發(fā)生多大的變化。后期的研究主要是圍繞薄膜光伏電池來研究的，

12、例如，非晶硅光伏電池，光伏電池 CIS ,CdTe的光伏電池和納米晶體的染料敏化光電池等，除此之外主要是大規(guī)模制造技術(shù)的日益 成熟，如絲網(wǎng)印刷技術(shù)、多晶硅光伏電池生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，尤其強(qiáng)調(diào)的減反射膜研發(fā)和自動(dòng)化制造技術(shù)的廣泛應(yīng)用，大大提高了工作效率和節(jié)約的發(fā)電本錢。1990年后，太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)成長十分迅速，僅僅經(jīng)過了16年的開展，就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的應(yīng)用，建造了數(shù)十座兆瓦級(jí)太陽能發(fā)電站。美國最先規(guī)劃了太陽能利用的方案。日本1992也開場(chǎng)了新方案，經(jīng)過十年就讓日本躋身世界光伏電池制造前沿。德國緊隨其后制定 了了光伏發(fā)電并網(wǎng)電價(jià)，規(guī)了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。法國，意大利，瑞士，芬蘭，西班牙等國，相繼開 發(fā)太陽能能

13、源開展規(guī)劃，在投資于技術(shù)開發(fā)，加快光伏產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程的同時(shí)。晶體硅電池仍占光伏電池的主要局部，它雖然是第一代產(chǎn)品，不僅轉(zhuǎn)換效率高，而且技術(shù)成熟，發(fā)電性能穩(wěn)定原料資源豐富，因此目前應(yīng)用較廣泛2.2光伏發(fā)電原理我們這里說的光伏發(fā)電主要是利用光生伏特效應(yīng)原理，應(yīng)用半導(dǎo)體原件通過光照產(chǎn)生電勢(shì)，形成電流加以利用的。光伏效應(yīng)是光照在太陽能電池外表，光被吸收在光生伏打電池的界面層，所述光子具有足夠的能量以激發(fā)共價(jià)鍵中的P和N型硅原子，電子，得以形成電子一空穴對(duì)。PN結(jié)附近的不穩(wěn)定狀態(tài)恢復(fù)前，其電場(chǎng)是不均衡分布的。電子向帶正電荷的N區(qū)和空穴向帶負(fù)電荷的P區(qū)方向運(yùn)動(dòng)。由別離的電荷層，將產(chǎn)生一個(gè)可測(cè)量的電壓之間的和

14、區(qū)。這時(shí)在硅片的兩邊附上電極并接入電路。由光照導(dǎo)致的電子一空穴對(duì)越多，電流越大。多個(gè)太陽能界面層的承受，能夠加大光生伏打電池的界面面積，電流形成的光伏電池也更大。半導(dǎo)體參雜示意圖如下圖，各種半導(dǎo)體在受到的照射，產(chǎn)生的電子空穴對(duì)，會(huì)分別朝向P和N區(qū)移動(dòng),外接成回路就可以形成電流，這就是光伏發(fā)電的原理。2.3光伏發(fā)電特性的可用于制造光伏電池半導(dǎo)體材料很多，所以光伏電池也有很多種。 截止目前，在光伏電池制造領(lǐng)域，生產(chǎn)能力技術(shù)最好，工業(yè)產(chǎn)品化最好的是硅太陽能電池。光譜特性實(shí)際應(yīng)用中不是所有波長的光都能夠同樣效率的轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)際情況是，由于光的波長不同，電池將光能轉(zhuǎn)換為電能的能力也不一樣。一般來說，紅

15、光波長段的輻射和藍(lán)光段輻射變換為電能的效率是不一樣的。像這樣的因光譜不同影響轉(zhuǎn)換效率的特征光伏電池的光譜 特性。光譜特性一般用轉(zhuǎn)化效率來表示，轉(zhuǎn)化效率，即用單光子照到到光伏電池會(huì)生成多少電子空穴對(duì)。一般來說 1個(gè)光子引起電子空穴是小于 1的。溫度特性 一般是指太陽能電池本身或者所處位置溫度的改變導(dǎo)致的工作效率的改變。光照特性光照輻射對(duì)電池的影響中，一般控制兩個(gè)物理變量：光通量和光照強(qiáng)度。光通是單位時(shí) 間吸收的輻射的能量。光照強(qiáng)度是平均每平方米有多少光通量。一般光照強(qiáng)度越大太陽能電池能產(chǎn)生的電流越大，當(dāng)光照強(qiáng)度為1001000W /怦時(shí)，產(chǎn)生的電流和光強(qiáng)的關(guān)系是根本上是線性關(guān)系；光照強(qiáng)度影響光電

16、壓的作用十分有限，溫度根本不變的情況時(shí)，光強(qiáng)度在4001000W /怦區(qū)間時(shí)，光伏電池產(chǎn)生的電壓根本上保持恒定的。因此，由功率計(jì)算可以得出，光強(qiáng)和光伏電池的功率關(guān)系是線性的。第三章系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本太陽能光伏電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，主要功能是不穩(wěn)定的電源光伏電池，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定控制，通過控制器，現(xiàn)將其變換為穩(wěn)定的直流電，以便將其輸入蓄電池存儲(chǔ)， 要使用時(shí)可以通過逆變器變換為220V市電輸出，到達(dá)利用電能的目的。其總體設(shè)計(jì)概念圖如下：總體設(shè)計(jì)框圖可以看出，本設(shè)計(jì)核心模塊分為DC-DC變換模塊、充電保護(hù)模塊、逆變器模塊和光伏電池。以下將詳細(xì)研究設(shè)計(jì)各模塊的細(xì)節(jié)，以及電路的設(shè)計(jì)方案。22 DC-DC變換

17、電源模塊設(shè)計(jì)降壓升壓電路原理降壓電路Q1fVYY卜 * " 1 '1S D1=C1圖五 降壓電路工作原理：將功率開關(guān)管作為開關(guān)元件，在PWM信號(hào)控制下，使輸入電壓交替接通和斷開儲(chǔ)能電感。當(dāng) MOS管翻開時(shí)，二極管 D的狀態(tài)是反向截止，輸入電流經(jīng)功率開關(guān)管M與電感L形成回路，輸入電壓和輸出相比其差值加在電感L上，使電流Il線性增加，這時(shí)侯電源不僅提供給負(fù)載， 也同時(shí)有局部能量以其它的形式貯存在電感L和電容C里。當(dāng)功率管截止時(shí)，由于電感特性，Il不能瞬間突變，所以會(huì)產(chǎn)生反向電場(chǎng)來維持流過電感時(shí)保持不變。 此時(shí)二極管D翻開，存儲(chǔ)在L中的能量經(jīng)D構(gòu)成閉合回路輸出，以至于維持了電壓不變

18、。升壓電路圖六升壓電路工作原理：和降壓變換器原理一樣，也是通過脈寬調(diào)制信號(hào)控制MOS管通斷，來實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的動(dòng)態(tài)控制到達(dá)穩(wěn)壓的效果。當(dāng)M斷開時(shí)，二極管 D此時(shí)截止，電感元件Il上的電流線性持續(xù)增加， 進(jìn)展存儲(chǔ)電能，當(dāng)電容C放電時(shí)，流過負(fù)載電流經(jīng)過負(fù)載， 負(fù)載兩端 電壓為U0;開關(guān)管閉合時(shí)電感兩端電壓極性翻轉(zhuǎn)，通過電感的電流不變，電感中的儲(chǔ)能與 輸入電源一起為負(fù)載供電，電容C同時(shí)進(jìn)展充電，電感放電完成，伴隨電容充電完畢， 當(dāng)輸出電壓下降時(shí)，電容 C將釋放存儲(chǔ)的能量，以至于維持了電壓不變。降壓斬波的典型波形如卞圖所示。b)f aEh圖3降壓電路波形圖了解了開關(guān)穩(wěn)壓電源的原理，我經(jīng)過查閱資料得知，

19、搭建開關(guān)穩(wěn)壓電路， 在工作穩(wěn)定性能上不如繼承穩(wěn)壓電路。后者有工作穩(wěn)定，易于維護(hù)，使用簡單的特點(diǎn)，尤其在本錢上和原始電路相比，有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。我在這里選擇 XL6009型開關(guān)電源芯片，XL6009為400KHZ的固定頻率PWM降壓直流轉(zhuǎn)換器， 額定電流為4A?；赬L6009設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電路:搭建此電路相對(duì)容易，配合使用的電子元件較少。XL6009本身自帶過流保護(hù)，過溫度保護(hù)，輸出短路保護(hù)，整個(gè)模塊運(yùn)行效率也能得到保證。電路中，經(jīng)過 R1，R2測(cè)量輸出電壓同時(shí)可以電壓模式控制使能端CV, EN腳可以通過對(duì)上下電平控制整個(gè)電路的運(yùn)行與否，當(dāng)EN腳為高電平即大于1.4V時(shí)或者懸空時(shí)，芯片有輸出；0.8V以

20、下的低電壓時(shí)，芯片不工作。輸出電壓是可以控制的，通過預(yù)設(shè)R2和R1的比例即可。如：R2=16K R1= 1.82K VOUT=1.25* 1+R2/R1可以算出輸出電壓為 12.25V。XL6009技術(shù)特點(diǎn)1芯片是可以用于升壓降壓或者升降壓的通用方案，系統(tǒng)本錢很低，可靠比擬高；2電源變換系統(tǒng)用此芯片設(shè)計(jì)比擬簡單，效率也可以得到保證；2.3充電保護(hù)模塊的設(shè)計(jì)光伏電池板經(jīng)過穩(wěn)壓后,3置了大功率開關(guān)管，自帶有電流、電壓、溫度保護(hù)電路，平安性高；同時(shí)，芯片置固 定頻率時(shí)鐘、軟啟動(dòng)電路、環(huán)路頻率補(bǔ)償電容等，使得芯片有很高的可靠性和平安性。經(jīng)過充電控制器，可以直接連到蓄電池上進(jìn)展能源存貯，所述控制器控制的

21、太陽能電池存儲(chǔ)充電， 電能可以被轉(zhuǎn)換成交流電流被用于逆變器，或者直接接蓄電池將電能存儲(chǔ)， 實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能的利用和使用。 電路主要元件包括 UC3906電壓比擬器、 穩(wěn)壓芯片等。1芯片 UC3906蓄電池在眾多儲(chǔ)能設(shè)備中，有優(yōu)良的性價(jià)比，免維護(hù)，長達(dá)十年的使用期，在國外得到UC3906就是蓄電池充電專門研制的控制集成電路芯片，因此廣泛認(rèn)可和應(yīng)用，這里使用的 選取它是再適宜不過的了。SOIC-16（頂視圈）J/N BEC/S OUTC/S -C/S +C/Lcc<3®OUNDFQWERINDICATEMIN ATEDRIVER SINK DRIVER SOURCE COMFENSAn

22、ON VOLTAGE SENSE CHARGE ENABLE TWCKLE BOAS SOMEB LEVELCONTOOL圖3-4 UC3906引腳圖2電壓比擬器LM339電壓比擬器，可以實(shí)際根據(jù)需要進(jìn)展選擇。3穩(wěn)壓芯片LM317,光伏電池板輸出穩(wěn)壓到 18V，進(jìn)而對(duì)電池充電。4芯片UC3906的工作特性UC3906作為專用充電集成電路芯片，對(duì)可密封鉛酸電池可以充電狀態(tài)三大電流充電,控制充電，浮充提供控制，根據(jù)電池溫度電壓電流狀態(tài)變化控制充電電壓，從而蓄電池在 不同的環(huán)境和變化的電壓和溫度下都能到達(dá)最正確充電狀態(tài)以到達(dá)延長使用期限和減小電 池?fù)p耗，其控制可分別對(duì)充電電流、電壓實(shí)現(xiàn)控制，其本身工

23、作消耗比擬低，能對(duì)密封鉛酸 蓄電池提供控制和檢測(cè)的效勞。根據(jù)工作時(shí)間的電池充電周期分為三個(gè)工作狀態(tài):當(dāng)一一一一過充電擁it!輸入心 1由刖U* I欄祥工橫U衣寺1* -4 十_三種充電工作狀態(tài)大電流快速充電狀態(tài)： 充電電池的充電電路開場(chǎng)使用一個(gè)大的恒流充電，那么充電電流根本上是保持在一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值，電壓繼續(xù)上升。過充電狀態(tài)：當(dāng)電池充電一段時(shí)間后，電池電壓到達(dá)95%的額定電壓時(shí)，控制芯片轉(zhuǎn)換電流充電狀態(tài)，進(jìn)入過充電狀態(tài)，然后電壓保持充電的充電電壓，電流開場(chǎng)緩慢下降。浮充電狀態(tài)：當(dāng)充電電流弱到一定數(shù)值，充電電路進(jìn)入浮動(dòng)充電， 并保持電池的電壓，由于充電電流檢測(cè)放大器的輸出信號(hào)來控制引腳充電終止電位

24、升高。假設(shè)蓄電池外接負(fù)載開場(chǎng)消耗電量，導(dǎo)致蓄電池電壓減小到過充電壓以下，芯片又控制狀態(tài)變換為充電狀態(tài)。 5整體電路的根本設(shè)計(jì)LM317hput output7r-a -QTIM前圖3-6充電系統(tǒng)電路圖開場(chǎng)充電時(shí)，電壓與功率晶體管翻開，開場(chǎng)一個(gè)大的恒流充電,然后充電電流恒定不變,電池電壓逐漸增加。 當(dāng)電池電壓到達(dá)充電電壓的電池過充電狀態(tài)時(shí),然后充電電壓維持在過充電電壓，充電電流開場(chǎng)下降。當(dāng)給電池充電電流小到截止電流，芯片10腳輸出高電平,比擬器產(chǎn)生低電平,電池成浮動(dòng)充電狀態(tài)。與此同時(shí)，充足后的電力LED指示燈導(dǎo)通，表示電池已充滿電。2.4 DC-AC變換輸出模塊的設(shè)計(jì)太陽能電池能夠?qū)⑻D(zhuǎn)化為直流

25、電并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)設(shè)備中，到達(dá)保存能源的目的，然而,我們?nèi)粘Ｋ玫氖须娛?220V 50Hz的交流電，這就需要逆變器來實(shí)現(xiàn)蓄電池或者光伏發(fā)電到 市電的轉(zhuǎn)化。當(dāng)然我們?cè)贒C/DC升降壓變換的過程中都必不可少的需要先進(jìn)展DC/AC逆變后，對(duì)交流電實(shí)現(xiàn)升降壓，再通過鎮(zhèn)流濾波輸出所需電平。因此，對(duì)逆變器的相關(guān)研究在開展和新能源利用領(lǐng)域，在應(yīng)用上至關(guān)重要的作用。在該實(shí)驗(yàn)中，以12V直流電源作為TL494芯片的供電電源，同時(shí)作為逆變電路的輸入端， 提供電能供給。TL494芯片作為全橋逆變電路的驅(qū)動(dòng)，工作于推免狀態(tài)，輸出兩組互補(bǔ)的方 波信號(hào)，作為后部全橋電路的控制信號(hào)，電流通過變壓器反應(yīng)到TL494芯片實(shí)現(xiàn)的脈

26、沖寬度調(diào)制電路，逆變器電路二級(jí)線圈輸出穩(wěn)定的交流電?？傮w框架圖如下列圖所示：二設(shè)計(jì)b總F體框1TL494功能介紹JTLA94是 一個(gè)脈沖寬度調(diào)制集成電路，很多計(jì)算機(jī)電源中心控制單元被使用時(shí)，如下圖。此芯片是16腳兩排直插型的集成芯片，其中自集成PWM比擬器、振蕩發(fā)生、標(biāo)準(zhǔn)電壓變換、空閑調(diào)節(jié)、自動(dòng)停頓等電路以及一對(duì)誤差放大器標(biāo)準(zhǔn)的輸出接口，構(gòu)造及引 腳圖如下。TL494構(gòu)造圖各引腳的功能及有關(guān)參數(shù)如下：1:誤差放大器電流輸入接口，額定電壓41V。2:誤差放大器電流反向輸入接口，額定電壓41V。3:反應(yīng)端，補(bǔ)償誤差型號(hào)放大器的接口，額定4.5V。4:死區(qū)時(shí)間控制端，進(jìn)展脈寬調(diào)制，控制在49% -0%區(qū)間5:振蕩器的定時(shí)電容端。6:振蕩器的定時(shí)電阻端。7:接地端。&集電極，輸出第1路調(diào)制波形。9:發(fā)射極，為輸出第1路調(diào)制波形。10:發(fā)射極，輸出第2路調(diào)制波形。11：集電極，輸出第2路調(diào)制波形。12:電源端，提供保護(hù)，低于 7V自動(dòng)關(guān)閉。13:輸出方式控制端14:標(biāo)準(zhǔn)電壓產(chǎn)生端口，為 5伏特。2TL494的工作原理TL494為一種固定頻率的脈沖看度調(diào)制原件，部帶有開關(guān)電源所必須的主要控制電路，部振蕩器頻率大小由外部一個(gè)電容和一個(gè)電阻數(shù)值決定，RT和CT。振蕩頻率可以由下面公式