太陽能路燈控制器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-文庫吧
2025-01-01 13:55 本頁面
【正文】 控制器的 電路框圖 21所示 。太陽能電池板接收光照并把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，通過充放電控制器為鋰蓄電池充電。鋰蓄電池放電同樣通過通過控制器來控制 LED照明電路。 太 陽 能 電 池 板充 放 電 控 制 器（ P I C 1 6 C 7 I I ）L E D 照 明 模 塊鋰 蓄 電 池 圖 21 單片機(jī) 作為太陽能路燈控制系統(tǒng)的核心。太陽能控制器設(shè)計(jì)的好壞關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行?？刂破鞯暮诵氖?PICl6F711。它是目前世界上片內(nèi)集成外圍模塊最多、功能最的單片機(jī)品種之一，是高性能的 8位單片機(jī)。它采用哈佛總課程設(shè)計(jì)說明書 第 5 頁 線結(jié)構(gòu)和 RISC技術(shù)，指令執(zhí)行效率高．功耗極低．帶有 FLASH程序存儲器，配置有 5個(gè)端口 33個(gè)雙向輸入輸出引腳，這些引腳大部分有第二、第三功能．內(nèi)嵌 8個(gè) 10位數(shù)字量精度的 AD轉(zhuǎn)換器，配有 2個(gè)可實(shí)現(xiàn)脈寬涮制波形輸出的 CCP模塊。控制器主要的工作是白天實(shí)現(xiàn)太陽能電池板對蓄電池充電的控制。晚 上 實(shí) 現(xiàn)蓄電池對負(fù)載放電的控制 。 部分單元電路的原理 太陽能電池 （ 1）太陽能電池的種類 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用光生伏打效應(yīng)原理制成的太陽能電池將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的。太陽能電池單體是用于光電轉(zhuǎn)換的最小單元。它的尺寸約 4平方厘米 到 100平方厘米。太陽能電池單體工作電壓為 伏，一般不能單獨(dú)作為電源使用。將姍能電池單體進(jìn)行串聯(lián)，并聯(lián)和封裝后，就成為太陽能電池組件。它的功率從幾瓦到幾百瓦，可以單獨(dú)作為電源使用。太陽能電池再經(jīng)過串聯(lián)，并聯(lián)并裝在支架上，就構(gòu)成了大陽能電池方陣。它可以輸 出幾百瓦，凡千瓦或更大的功率，是光伏電站的電能產(chǎn)生器。常用的太陽能電池主要是硅太陽能電池。目前世界上有三種己經(jīng)商品化的硅太陽能電池 :單晶硅太陽能電池，多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池。 （ 2）太陽能電池的保護(hù) 光伏系統(tǒng)在運(yùn)行中要注意對太陽能電池組件 (俗稱太陽能板 )的保護(hù)。這種保護(hù)分為兩類機(jī)械化學(xué)方面的保護(hù)和電方面的保護(hù)。機(jī)械化學(xué)方面的保護(hù)是指在封裝及安裝太陽能板的時(shí)候要考慮其防腐，防風(fēng)，防雹，防雨的能力電方面的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本組成與基本原理保護(hù)是指連接旁路二極管，連接防反充二極管等。在一定的條件下 ，一個(gè)串聯(lián)支路中被遮蔽的太陽能電池組件，將被當(dāng)作負(fù)載消耗其它有光照的太陽能電池組件所產(chǎn)生的能量。被屏蔽的太陽能電池組件將發(fā)熱，這叫熱斑效應(yīng)。為 了防止太陽能電池組件由于熱斑效應(yīng)而受到破壞，需要在太陽能電池組件的正負(fù)極間并聯(lián)一個(gè)旁路二極管。在太陽能板的保護(hù)中還用到一種防反充二極管，又稱阻塞二極管，其作用是避免由于太陽能板在陰雨天和夜間不發(fā)電時(shí)，或太陽能板出現(xiàn)短路故障時(shí)，蓄電池組通過太陽能板放電。防反課程設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁 充二極管串聯(lián)在太陽能板中起單向?qū)щ娮饔?。大型系統(tǒng)中還要防雷。 鋰蓄電池的充電特性 路燈蓄電池選用鋰離子電 池。鋰電池具有重量輕容量大無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，因而得到普遍應(yīng)用。鋰電池的能量密度很高，它的容量是同重量的鎳氫電池的 倍，而且具有很低的自放電率。此外，鋰電池似乎沒有記憶效應(yīng)以及不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。但是對于鋰電池的充電過程，要求是比較嚴(yán)格的。 影響蓄電池壽命的因素有 :放電深度，過充電程度等。在光伏系統(tǒng)中蓄電池的放電深度不是恒定的，它隨天氣狀況和季節(jié)而變。在天氣晴朗的夏日，蓄電池放電深度小 。在天氣陰沉的冬日，蓄電池放電深度大。過充電程度也隨季節(jié)天氣變化，在冬季，蓄電池可能從沒充滿過，在夏天，蓄電池可能經(jīng)常是 滿的。為了延長蓄電池的壽命，必須合理的控制蓄電池的放電與充電。當(dāng)蓄電池放電到一定程度時(shí)，應(yīng)停止放電，防止過放電減少蓄電池壽命 。當(dāng)蓄電池充電到一定程度時(shí)要停止充電和減小充電電流，防止不合理的過充電對蓄電池造成損害。 鋰蓄電池的充電曲線如圖 22 0 . 2 5 A0 . 5 A0 . 7 5 A1 A1 . 2 5 A1 . 5 A1 . 7 5 A最 大 充 電 電 流快 充 到 減 充 過 渡 點(diǎn)浮 充 電 壓充 電 終 止 電 流預(yù) 充 電 流預(yù) 充 到 快 充 過 渡 電 壓電 壓電 流1 3 V1 4 V1 5 V1 6 V 圖 22 鋰蓄電池充電曲線 課程設(shè)計(jì)說明書 第 7 頁 鋰蓄電池的充電過程： （ 1）如果開始充電時(shí)，電池電量很低，那么必須用小電流（大概 ）開始充電，即涓流充電。如果電壓高于 13V就不必進(jìn)行這個(gè)步驟。 （ 2）當(dāng)電池電壓大于 13V可以開始大電流充電，恒流充電。隨著充電的進(jìn)行，電池電壓逐漸升高。 （ 3）當(dāng)電池電壓達(dá)到或接近充滿電壓（如 ）時(shí)，則要開始轉(zhuǎn)入恒壓充電：當(dāng)電流減少到大概 ，則停止充電。 鋰蓄電池溫宿補(bǔ)償 鋰蓄電池的容量是隨溫度的變化而變化的；溫度升高，蓄電池的容量將增大；溫度低，蓄電池的容量將減小。如果充電電流維持不變，相應(yīng)的充電倍率將不變，不同的充電倍率對應(yīng)不同的過充點(diǎn)，因此，要采用溫度補(bǔ)償隊(duì)蓄電池進(jìn)行保護(hù)。單片機(jī) PIC16C711通過采樣溫度參數(shù)，實(shí)時(shí)檢測當(dāng)前溫度，進(jìn)行溫度補(bǔ)償。溫度補(bǔ)償使用 NTC熱敏電阻。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，溫度補(bǔ)償?shù)姆秶鸀?3— 7Mv/K,方案設(shè)計(jì)取中間值 5Mv/k。 控制器充放電 電路 充放電電路圖如圖 23。 圖 23 控制器充放電電路圖 課程設(shè)計(jì)說明書 第 8 頁 單片機(jī)控制充，放電驅(qū)動 Q1和 Q2。 （ 1）當(dāng)蓄電池電壓 處于正常情況下，單片機(jī)控制的充電驅(qū)動 MOS管 Q1（ IRFZ44）為高電平截止，三極管 Q
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