基于AVR單片機的光伏系統(tǒng)充電器的設(shè)計

1、 本文由刨根問底貢獻 pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 研究與探討 基于 單片機的光伏 系統(tǒng)充電器的設(shè)計 任柱 ， 吳捷 ， 張淼 ， 陳思哲 （ 華南理工大學電力學院， 廣東 廣州 ； 廣東工業(yè)大學自動化學院， 廣東 廣州 ） 摘要： 文章分析了光伏陣列輸出能量特點和蓄電池充電特點， 提出了一種新的控制方法， 并 設(shè)計出基于 單片機的光伏系統(tǒng)充電控制器。試驗證明該控制器在充分利用光伏陣列能量 同時能提高蓄電池充電效率， 較理想地實現(xiàn)了對光伏系統(tǒng)中儲能蓄電池的充電控制。 關(guān)鍵詞： 光伏系統(tǒng)； ； 單片機； 控制策略 ： ， ， ： ； ； ；

2、 中圖分類號： 文獻標志碼： 文章編號： （） 引言 在光伏發(fā)電系統(tǒng)中常需要儲能裝置， 目前大多 加大。 正是由于光伏電池本身輸出的非線性， 傳統(tǒng)的 蓄電池充電方法如恒流、 恒壓、 脈沖等單一的充電方 法很難適應于光伏系統(tǒng)充電控制器。 數(shù)光伏系統(tǒng)中的儲能裝置通常為閥控式鉛酸蓄電 氣候的變 池。由于光伏陣列的輸出能量隨著晝夜、 化是不斷變化的， 因此在光伏系統(tǒng)中蓄電池的充放 電控制器也與一般系統(tǒng)中充放電器有很大的不同。 本文設(shè)計的充電控制器能充分利用太陽能陣列輸 出能量， 提高蓄電池的充電效率， 延長蓄電池的使 用壽命。 本文通過實時檢測光伏陣列輸出電壓、電流以 及蓄電池的電壓、 電流、 容量等

3、值作為控制對象來對 光伏系統(tǒng)中蓄電池充電過程進行控制。整個充電過 程可以分為三個部分： 充電控制， 恒壓充電控 制及浮充控制。 能 源 研 究 與 利 用 年 第 期 光伏系統(tǒng)充電控制策略 光伏系統(tǒng)充電的特點 光伏電池所發(fā)功率取決于照射到其表面的太 最大功率點跟蹤（）充電 白天陽光充足， 此時通過夜晚的放電， 蓄電池的 陽輻射量。由于受到當?shù)鼐暥取?經(jīng)度、 時間、 空氣狀 態(tài)及氣象條件等各種因素的影響， 光伏電池的輸出 短 開 最大功率點 、 路 電 流 、 路 電 壓 隨 著 溫 度、 光照強度等因素不斷地變化。實驗表明， 光伏電 池發(fā)出的功率隨溫度的上升而下降， 隨光強增加而 容量下降，

4、充電接受能力強， 考慮充分利用光伏陣列 的輸出能量對蓄電池進行充電， 也就是實現(xiàn) 充電。太陽能 控制的基本原理類似于線性電 路輸出最大功率的求取， 其策略是實時檢測光伏陣 列輸出功率， 采用一定的控制算法預測當前工作狀 ? ? 研究與探討 況下陣列可能的最大功率輸出， 然后通過改變輸 出電流從而改變陣列的輸出端電壓達到最大功率 的輸出， 實現(xiàn)最大功率跟蹤。目前對光伏系統(tǒng)中 電 最 算法很多， 有擾動觀察法 、 導 增 量 法 、 優(yōu) 梯度法、 糊邏輯法、 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等方法。本文采 模 神 用的是一種改進的變步長的擾動觀察法。初期采 用 較 大 的 步 長， 能 迅 速 地 跟 蹤 到 最 大 功

5、 率 點 附 近 ， 然后改變步長采用較小的步長來進行最大功率點 跟蹤， 該方法克服了單一步長的缺點， 能根據(jù)實時 的狀況改變步長， 快速準確地跟蹤最大功率點 任柱等， 基于 單片機的光伏系統(tǒng)充電器的設(shè)計 圖 充電器硬件框圖 采樣電路（ 各傳感器） 采樣回來的信號輸入單片 機 進行處理， 處理完輸出充電控制 信 號 經(jīng) 驅(qū) 動 電 路 放 大 來 控 制 電 路 開 關(guān) 管 的 占空比， 從而實現(xiàn)對光伏系統(tǒng)最大功率跟蹤、 充電控 制及過程轉(zhuǎn)換。 系統(tǒng)采用的 單片機具有高 性能、 低功耗、 高性價比等突出優(yōu)點， 其內(nèi)部還集成 了大容量的存儲器和強大的硬件接口電路。 試驗采用 塊太陽能板， 考慮到

6、蓄電池充電參 數(shù)要求及太陽能板輸出電壓和電流的情況， 將 塊 電池分為兩組， 每組 塊串聯(lián)， 兩組之間并聯(lián)。安裝 方向： 朝南。使用的蓄電池為沈陽松下閥控式密封 鉛酸蓄電池 ， 每節(jié)規(guī)格為 。試 驗采用諒解電池串聯(lián)作為一組。恒壓充電電壓為 。 在 充 電 環(huán) 節(jié) 中 還 補 充 一 限 流 環(huán) 節(jié) ， 防 止 充 電電流過大造成電池溫度過高， 對蓄電池造成損 傷。 恒壓充電 在使用最大功率點跟蹤充電過程中， 當蓄電池 的端電壓超過過充所設(shè)定的閥值時， 此時需要轉(zhuǎn)換 充電方式， 采用恒壓充電。此階段蓄電池的充電電 流將隨著其電動勢的升高而逐漸減小， 蓄電池溫度 降低， 從而改善了蓄電池的工作條件

7、， 提高充電效 率。 浮充 在恒壓充電階段的后期， 充電電流已經(jīng)很小， ， 浮充電壓根據(jù)溫度補償公式計算為 ， 負載采用 白熾燈。充電過程中蓄電池的端電 壓數(shù)據(jù)測得如表 。 表 蓄電池充電過程端電壓數(shù)據(jù) 蓄電池的容量基本接近充滿， 此時可對蓄電池進 行浮充處理。 為在蓄電池一旦接近全充滿時， 其 因 內(nèi)部的活性物質(zhì)大部分已經(jīng)恢復成原來的狀態(tài)， 這時為了防止過充， 采用比正常充電更低的充電 電壓進行充電， 浮充電壓根據(jù)蓄電池的實際要求 能 源 研 究 與 利 用 年 第 期 時刻 端電壓 時刻 端電壓 時刻 端電壓 時刻 端電壓 ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ：

8、 ： 設(shè) 定 ， 通 常 需 要 進 行 溫 度 補 償 。 一 般 對 的 閥 控 式 鉛 酸 電 池 來 說 ， 浮 充 電 壓 一 般 為 之 間 。 ： ： ： ： ： ： ： ： ： 硬件實現(xiàn)及試驗分析 依據(jù)上面提出的控制策略， 設(shè)計出了基于 ： ： ： ： ： 蓄電池經(jīng)過反復充放電后， 測得蓄電池電壓為 從充電過程中測得的充電電流可以看出， 太 。 陽能短路電流大于 的時間較短， 所以系統(tǒng)大部 分時間工作在最大功率跟蹤狀態(tài)， 較充分地利用了 光伏陣列能量， 而從蓄電池整個過程的容量變化來 看， 該控制器的充電速率和效率都較普通充電器有 單片機的光伏系統(tǒng)的 充電控制器。該系統(tǒng)主 充電

9、電路采用 降壓變換電路（ 采用富士 ） ， 控 制 電 路 采 用 單 片 機 充電 作為控制芯片， 驅(qū)動電路采用 。 ? 器的硬件大致框圖如圖 。 任柱等， 基于 單片機的光伏系統(tǒng)充電器的設(shè)計 較大改善。 學出版社 ， 研究與探討 結(jié)語 在中小型光伏系統(tǒng)中， 對蓄電池的充電控制是 岳新苗 ， 吳捷 ， 張先勇 一種新型的最大功率跟蹤實現(xiàn)方法在 太陽能充電器中的應用 電工理論與新技術(shù)學術(shù)年會論 文集 西安： 西安電子科學出版社， ： 關(guān)系到光伏系統(tǒng)利用效率和蓄電池使用壽命的關(guān) 鍵。 本文所采用的控制策略較好的考慮了各種情況， 且設(shè)計出的控制器結(jié)構(gòu)簡單， 性價比較高， 在中小型 光伏系統(tǒng)中有突出

10、的優(yōu)勢。 參考文獻： 史云鵬 ， 王瑩瑩 ， 李培芳 光伏系統(tǒng)中蓄電池充放電方案的探 討 太陽能學報 ，（）： 朱松然 蓄電池手冊 天津： 天津大學出版社 ， 歐 陽 名 三 獨 立 光 伏 系 統(tǒng) 中 蓄 電 池 管 理 的 研 究 合 肥 ： 合 肥工業(yè)大學博士論文 ， 丁 化 成 ， 耿 德 根 ， 李 君 凱 單 片 機 應 用 設(shè) 計 北 京 ： 北 京航空航天大學出版社 ， 收稿日期： 基金項目： 國 家 自 然 科 學 基 金 重 點 項 目 （ 分 散 式 風 力 太 陽 能發(fā)電系統(tǒng)的混合控制研究） ， 批準單位： 國家自然 科 學 基 金 委員會， 項目編號： 。 趙 爭 鳴

11、 ， 劉 建 政 ， 等 太 陽 能 光 伏 發(fā) 電 以 及 應 用 北 京 ： 科 !" !" !" 節(jié)能降耗促發(fā)展 葉榮海， 楊傳坤 （ 江蘇邳州大運河水泥有限責任公司， 江蘇 邳州 ） 邳州大運河水泥有限責任公司于 年改制為民營企業(yè)后， 采取各項管理措施， 不斷加強和完善 各種制度， 企業(yè)煥發(fā)新的生機。在當前激烈的水泥市場競爭形勢下， 公司立足自身， 眼睛向內(nèi)， 注重從節(jié) 能降耗中要效益， 以此提升企業(yè)的市場競爭力， 促進企業(yè)長效發(fā)展。 降低生產(chǎn)電耗是節(jié)能降耗的關(guān)鍵 水泥生產(chǎn)中， 電力消耗是主要能源消耗， 占噸水泥成本的大頭。 改制前噸水泥電耗達 ， ? 改

12、制后公司在節(jié)電上采取了一些措施來降低電耗。如為了合理利用谷電， 在不影響生產(chǎn)的前提下， 將生 費 萬元以上， 同時從電網(wǎng)平衡供電角度看還有一定的社會效益。 管理創(chuàng)新推進節(jié)能降耗 為推進節(jié)能降耗， 公司將節(jié)能管理作為重要的手段。公司實行了目標承包制， 將目標任務全部以承 包的方式下達到車間， 并與車間效益和個人收入緊密聯(lián)系。由于明確了責權(quán)利， 公司上下成了一個利益 共同體， 因此每個員工都非常注意節(jié)約資源， 提高工效。以前各生產(chǎn)部門的機喂料消耗較大， 每月支出 將近 萬元。 現(xiàn)在各生產(chǎn)部門強化維修責任意識， 變被動維修為積極預防， 同時將維修時將需要的 配件以舊換新， 安排專人驗收登記， 現(xiàn)在機喂料費用降低了近 ， 節(jié)約資金的同時也節(jié)約了材料。 資源綜合利用帶動節(jié)能降耗 公司在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下， 摻入邳州發(fā)電廠的粉煤灰