【正文】 伏安特性曲線0510152025303540450 5 10 15 20 25U/VI/mA五邑大學本科畢業(yè)設計 4 動態(tài)地工作在最大功率點上。 （ 2） 擾動觀察法 擾動觀察法是目前實現(xiàn)最大功率跟蹤常用的方法之一。 （ 3） 增量電導法 電導增量法也是最大功率跟蹤的常用方法。 在 DC/DC變換電路中，一般為 BUCK型或 BOOST型電路，要求有較高的轉換效率，在85%或 90%以上，但小功率的 DC/DC電路其效率比較低，僅 有 60%～ 75%。風力發(fā)電機的工作原理比較簡單，風輪在風力的作用下 旋轉，它把風的動能轉換為風輪的機械能。 假定風速恒定不變， 那么 風力發(fā)電機 的 輸出功率 將 保持不變。 蓄電池通常是指鉛酸蓄電池，它是電池中的一種，屬于 二次電池 。 對于發(fā)電用電能的儲存，我們選擇儲能用的鉛酸蓄電池。蓄電池充電和放電狀況的好壞，將直接影響到蓄電池的電性能及使用壽命。恒流充電法，在蓄電池最大允許的充電電流情況下，充電電流越大，充電時間就可以縮短。 （ 2） 恒定電壓充電法 在充電過程中，充電電壓始終保持不變，叫做恒定電壓充電法， 簡稱恒壓充電法或等壓充電法。由此可五邑大學本科畢業(yè)設計 6 見，采用恒壓充電法的優(yōu)點在于，可以避免充電后期充電電流過大而造成極板活性物質脫落和電能的損失。 （ 3） 階段等流充電法 綜合恒流和恒壓充電法的特點，蓄電池在充電初期用較大的電流，經過一段時間改用較小的電流，至充電后期改用更小的電流，即不同階段內以不同的電流進行恒流充電的方法，叫做階段恒流充電法。這種 充電法能延長蓄電池使用壽命，并節(jié)省電能，充電又徹底，所以是當前常用的一種充電方法。由于 風光發(fā)電系統(tǒng)中一般是無配電設備的，為了更方便地管理蓄電池的充電，選用限流的充電方法可以減少電能的損失，從而提高能源的利用率。 對 光敏電阻 兩端的電壓進行實時的采樣，然后根據光強來調節(jié) LED路燈的亮度，有效地減少功率的損耗。 目前，針對光度控制方面，主要的兩種解決方案為線性調節(jié) LED的電流（模擬調光）或在肉眼無法察覺的高頻下，讓驅動電流從 0到目標電流值之間來回切換（數(shù)字調光）。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比 被調制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用 PWM進行編碼。 蓄電池容量的計算 風光互補發(fā)電系統(tǒng)采用的儲能裝置是蓄電池。 （ 1） 太陽能電池組件和風力發(fā)電機只有在日照輻射和風速大于風力發(fā)電機啟動風速時才能進行光 /電和風 /電轉換。其容量 由下列因素決定。對于日負載穩(wěn)定且要求不高的場合，日放電周期深度可限制在蓄電池 所剩容量占額定電容的 80%。 （ 1） 將每天負載需要的用電量乘以根據實際情況給定的自給天數(shù)就可以初步得到蓄電池的容量。 CB =A 1Q 1N 0T / C (22) 式中 A 為安全系數(shù)，取 ~； 1Q 為日耗電量，即工作電流乘以日工作小時數(shù)； 0T 為溫度系數(shù)， 0℃以上為 1， 10℃以上取 ， 10℃以下取 ； C 為放電深度，一般鉛酸蓄電池 取 。 h（ 工作 5小時功耗 2W） 左右。 h的鉛酸蓄電池作為儲能 設備 ，根據市面上所提供的蓄電池種類，只需一個蓄電池就足以滿足要求。 h。 用電負荷的特征及設備日用電計算 發(fā)電系統(tǒng)是為滿足用戶的用電要求而設計的。 太陽能和風能的資源狀況及發(fā)電能力的測算 依據太陽能和風能的資源狀況選擇太陽能電池組件和風力發(fā)電機容量，一般是在按用戶的日用電量確定容量的前提下再考慮容量系數(shù)，而日平均量則是風力發(fā)電機和太陽能組件的發(fā)電能力及當?shù)仫L光資源狀況決 定的。為了計 算方便，可采用下述簡易方式進行估算。 風力發(fā)電機組功率與太陽能電池組件功率的匹配設計 （ 1） 匹配結果應使發(fā)電量最低月的日平均發(fā)電量 Q大于或等于系統(tǒng)總用電量。由于 LED路燈的平均耗電量為 10W對于蓄電池容量的計算以及發(fā)電系統(tǒng)功率的匹配設計，由于本課題所設計的裝置僅僅是實現(xiàn)模擬的功能，因此在理論計算方面的誤差可能比較大，但是 對于模擬裝置的 影響不大。 LED路燈控制部分選用的單片機是 帶 10位 A/D轉換以及 PWM輸出的 STC12C5A60S2， LED驅動電路由帶 PWM調光功能的驅動芯片 PT4115組成。已經優(yōu)化可和 LM2576一起使用的標準系列電感由好幾個不同的電感生成商提供。10%誤差。 應用范圍：簡單高效的壓降（ BUCK）穩(wěn)壓器，線性穩(wěn)壓器的高效預穩(wěn)壓器，卡上開關穩(wěn)壓器，正到負的變換器（ BUCKBOOST），負升壓變換器，為電池充電器做電源，與 National Semi, On Semi的 LM2576完全互換。 （ 3） GND— 電路地 ； （ 4） FEEDBACK— 反饋端 ； （ 5） ON——/OFF— 控制端 ， 高電平有效 ， 待機靜態(tài)電流僅為 50181。千萬不要選用瓷片電容，會造成嚴重的噪聲干擾， Nichicon的鋁電解電容不錯。 （ 4） 輸出端電容 COUT 使用 1μF~470μF之間的低 ESR的鉭電容。 因此， 在 DC/DC變換電路中，采用 開關穩(wěn)壓集成芯片 LM2576ADJ調節(jié)電壓的穩(wěn)定輸出。只需添加有限的外圍元器件，就可以極其方便地構成許多實用的電子電路。 Pin 2 (觸發(fā)點 ) 這個腳位是觸發(fā) NE555 使其啟動它的時間周期 。于高電位時的最大輸出電流大約 200 mA 。當 定 時器在穩(wěn)定或振蕩的運作方式下 ，此 輸入能用來改變或調整輸出頻率。 Pin 8（ V +） 這是 555定 時器 IC的正電源電壓端。 圖 34 12V 穩(wěn)壓電路 電路核心是 NE555時基電路， 如圖 35所示。若 蓄電池 放電，則當 蓄電池 電壓再次低于所設定的下限時，電路才再次翻轉為充電狀態(tài)。根據工作原理可知：當 LED202點亮時，表示 蓄電池 正在充電；當 LED202熄滅而 LED201和 LED203點亮時，則表示 蓄電池處于 正常荷電。 圖 35 TL431 內部結構 根據欠壓保護的要求，設定好欠壓保護的動作閾值 VTH。 為了避免蓄電池過放，欠壓保護的期望動作閾值 VTH設定在 ，可選 R2為 1k? 電阻， R1為 ? 電阻 。 TL431允許通過的最大電流是 100mA。 由輕觸開關控制的復位電路以及外部晶振提供工作頻率所組成。 圖 39 電壓采樣電路 當選用的 LED為大功率（對于 LED來講大于 1W稱為大功率）時，選用專門的 LED驅動芯片能 達到 比較好的效率。根據不同的輸入電壓和外部器件， PT4115可以驅動高達數(shù)十瓦的 LED。 （ 1） 極少的外部元器件 （ 2） 很寬的輸入電壓范圍：從 8V到 30V （ 3） 最大輸出 （ 4） 復用 DIM引腳進行 LED開關、模擬調光和 PWM調光 （ 5） 5%的輸出電流精度 （ 6） LED開路自然保護 （ 7） 高達 97%的效率 （ 8） 輸出可調的恒流控制方法 （ 9） 增強散熱能力的 ESOP8封裝可用于大功率驅動 根據驅動芯片 PT4115的基本信息設計的 LED驅動電路如圖 311所示。電流通過電感（ L1）、電流采樣電阻（ 1R ）、 LED和內部功率開關從 VIN流到地，電流上升的斜率由 VIN、電感（ L1）和 LED壓降決定，在 1R 上產生一個壓差 VCSN， 當 (VINVCSN) 115mV時，CS比較器的輸出變低，內部功率開關關斷，電流以另一個斜率流過電感（ L1）、電流采樣電 阻（ 1R ）、 LED和肖特基二極管（ D4），當 (VINVCSN) 85mV時，功率開關重新打開，這樣使得在 LED上的平均電流為 1/ RRI O U T ???? (31) 在應用中， 等式 (31)成立的前提是 DIM端浮空或外加 DIM端電壓高于 （但必須低于5V）。 圖 311 LED 驅動電路 本章著重對系統(tǒng)硬件電路的設計，大致上分為三部分來完成。本程序設計中 adresult_D表示 A/D轉換后的結果 （數(shù)字量）， adresult_A為 A/D轉換后的模擬量 ， Vsun為基準電壓值 。 流程圖如 圖 41所示。A/D轉換的設計流程圖如圖 42所示。其時鐘源基于 Fosc（本設計 中 晶振選擇的頻率），由 于 PWM是 8 位A/D 轉換子程序 口為 A/D轉換輸入通道 設置 A/D轉換速度 4 個空操作來延時 存放結果清零 啟動 A/D 轉換 A/D轉換是否結束？ N Y A/D 轉換關閉 返回 高 8位的結果 A/D初始化子程序 口設置 為A/D 轉換 清除寄存器以前存放的結果 打開 A/D 轉換通道 結果的存放 五邑大學本科畢業(yè)設計 21 的，所以 有： PWM的頻率 =PWM時鐘源輸入 /256。 PWM 初始化 寄存器清零 計數(shù)器清零 PWM 頻率設置 PWM 輸出設定 占空比初始化（驗證 A/D 轉換） 開始計數(shù) 開總中斷 結束 五邑大學本科畢業(yè)設計 22 結 論 風光互補發(fā)電控制 LED路燈裝置的設計主要分為三部分： 第一部分， 根據實際情況，對于發(fā)電部分所采用的方案稍微簡單， 沒有充分體現(xiàn)到風光互補的功能，原因是發(fā)電系統(tǒng)的功率非常小，鑒定于 效率的問題，就放棄了對這方面的考慮。 PWM的輸出通過帶 10位 A/D轉換以及 PWM輸出的 51 系列單片機STC12C5A60S2實現(xiàn)， A/D轉換的輸入端，通過對光敏電阻兩端電壓的實時采樣，決定是否輸出一定占空比的 PWM， PWM輸出口，該端口的輸出內置圖騰驅動，因此一般不需要考慮驅動能力的問題。在我整個的論文工作中，老師始終給予我悉心的指導和幫助。 感謝給予我?guī)椭拿恳粋€人，正是他們幫助我學會了很多專業(yè)知識和技能，在人生路途上給了我許多寶貴的人生饋贈，是我順利地完成了學業(yè)以及學士論文的寫作。能有機會成為老師的學生是我的榮幸。 五邑大學本科畢業(yè)設計 23 參考文獻 [1] Development of bifacial PVcells for new applications of atplate modules, , , , , Solar Energy Materials amp。 第二部分， 對于蓄電池充電電路的設計采用了較 為 簡單 且實用性很強的 基于 定時器555的 時基電路 ，該電路通過 滯回比較 的方法不僅 能較好地實現(xiàn)恒壓限流充電， 而且對蓄電池的浮充也有比較精確的控制，電路中還 加上了基于 TL431的欠壓保護功能，當蓄電池電壓降為 ，從而保護了蓄電池 。設計流程圖如圖 44所示。這里選用默認連接到 0。 進行 A/D轉換時，建議先對 A/D初始化，流程圖如圖 42所示。在循環(huán)中每次 都會 改變 A/D采樣的結果 ，將 A/D轉化的結果轉為模擬量的公式 adresult_A=(adresult_D/2n)* (41) 式中， n表示 A/D轉化結果的位數(shù)，這里取高八位為轉換的存放結果，故 2n的值為 256； 為單片機的工 作電源電壓 Vcc，根據實際情況進行設置。 L133 0 uHD2LEDD3LEDC S N1V I N2SW3NC4NC5GNDP6GNDA7D IM8U1P T 41 15R1 2+C31uFD41N 58 2 2蓄電池P 13五邑大學本科畢業(yè)設計 19 第 4 章 風光互補發(fā)電 LED 路燈控制 器 軟件設計 LED路燈調光主要由 PWM控制，現(xiàn)在就對 A/D轉換的子程序、 PWM輸出子程序以及控制主程序 的主要設計方法 一一介紹 。 此 外， 為了保證最大的效率以及性能，二極管（ D4）應選擇快速恢復、低正向壓降、低寄生電容、低漏電的肖特基二極管 。 VIN上電時，電感（ L1）和電流采樣電阻（ 1R ）的初始電流為零， LED輸出電流也為零。當 DIM的電壓低于 ，功率開關關斷， PT4115進入極低工作電流的待機狀態(tài)。 圖 310 PT4115 的內部結構 1 32V VGNDIN OUTU2L M 78 05+C122 0 uF+C510 0 uFC2C4D1 1N 40 0 1蓄電池 + 5V12R2光敏電阻R3 10kP 1 2+ 5 V五邑大學本科畢業(yè)設計 17 表 31 PT4115 管腳名稱及功能 管腳號 管腳名稱 功能 描述 1 SW 功率開關的漏端 2 GND 信號和功率地 3 DIM 開關使能、模擬和 PWM 調光端 4 CSN 電流采樣端，采樣電阻接在 CSN 和 VIN 端之間 5 VIN 電源輸入端，必須就近接旁路電容 Exposed PAD 散