【正文】 國家包括 日本、歐盟和美國 等國 ， 截止20xx 年 ，全球 光伏發(fā)電 的 裝機總容量 為 兆瓦 ， 預計 20xx 年， 更是 兆瓦 ， 歐美國家的 光伏發(fā)電 總量 約占 全 世界光伏發(fā)電 總 量的 80%，其不僅占據了過半的全球發(fā)電量，而且在其國家， 光伏發(fā)電技術研究都比較成熟，應用領域廣泛，并且實現(xiàn)了并網發(fā)電。據統(tǒng)計 20xx 到 20xx 年，我國的光伏發(fā)電成本約為每千瓦時 元，隨著技 術的不斷成熟，預計到 2020 年，我國光伏發(fā)電將會徹底由獨立發(fā)電轉換到并網發(fā)電，成本也會降到每千瓦時 元， 我國光伏技術水平 也 有望 進入 世界 領先 行列 。 電源電路使用 軟件對基于 PID 控制器設計的 DCDC 電路進行仿真，并作數(shù)據分析。 采用模塊設計，首先可以保證各個模塊的耦合度，提高模塊的獨立性，同時也提升了各個模塊以及系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。考慮到項目采用的是 CNPV180M 光伏組件，其峰值工作電壓時 ，因此本設計考慮使用 2537V 可變電壓輸入 。由于課題項目采用 6GFM200 蓄電池，額定電壓為 12V，充電特性 為 :充電是~40A,浮充 ~ /40A。 綜合上訴論證，本設計可以實現(xiàn)設計任務。功率驅動模塊輸入電壓為 18V，通過 SA7527A 控制實現(xiàn)功率自適應調整。 (4)光強弱信息采樣率： 40 次 /分； 5．抗干擾能力： 1~20s。設計電路設計要留有一定的設計裕量，這里取電容規(guī)格 120uf/50V。 圖 31 電源電路主電路 反饋電路的設計 由于 BUCK 電路只能對固定的輸入電壓，起到直流變換作用，由于太陽能電壓穩(wěn)定性變化較大，單純的 BUCK 電路，輸出電壓會隨著出入電壓的變化而變化，并不能起到穩(wěn)定輸出電壓的作用，因此需要加入閉環(huán)反饋校正。其目的就是可以讓系統(tǒng)的輸出固定或者維持在某個值。反饋校正裝置則根據輸入電壓的變化，自動穩(wěn)定輸出電壓和電流。 設 PWM 的載波幅度為 1，那么開環(huán)系統(tǒng)函數(shù)為： F(s)=Gvd(s)*H(s)*Gc(s)。因此 fC要綜合考慮，取 fC=。所以 6 0 1 8 0 ( 9 0 ) ( 1 4 8 ) 1 1 8b? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 314） 由公式 2 ( a r c t a n ( ) a r c t a n (1 / ) )b K K? ?? （ 315） 得 K= 。 電源電路的設計 電源電路整機采用 BUCK 主電路和反恐控制電路實現(xiàn)。圖 41 為芯片 UC3906DW 內部結構，作為專用電源管理芯片，其內部集成限流電路和控制電路。 6GFM200 蓄電池 還具有使用 壽命長 、 自放電低 、 安全 系數(shù)高、綠色環(huán)保等特點。 能夠提供精準的內部基準電壓是 UC3906DW 最大的特點，而且其可以根據外界環(huán)境溫度的改變發(fā)生變化。 UC3906DW 對溫度特性的補償可以使蓄電池工作溫度范圍變得更寬，甚至能達到 0 ~ 70℃ 之大，大大提高了充電電路對環(huán)境溫度的適應性。在過充電狀態(tài)下，電路輸出電壓基本恒定不變，此時充電電流會不斷變小。 當在 25℃時，基準電壓 Vref為 時： 3 4 3 4(1 )67R R R RV o c V re f RR??? ? ? (41) 34(1 )6F RRV Vre f R??? (42) 12 Voc? (43) 13 FVV? (44) 當電池開始充電時，即充電電路由于電池電量不足或者輸出電壓下見到了浮充閾值電壓，充電電路立刻向電池提供很定大電流，使電池進入充電狀態(tài)，隨著充電過程的不斷進行，電池也由于電量增加其兩端的電壓也慢慢升高，再經 RR4 與 R6 分壓電阻分壓后加到引腳 13（即比較器反向輸入端）。 圖 42 充電控制電路 第五章 驅動電路的研究與設計 14 第五章 驅動電路的研究與設計 SA7527A功率校正芯片介紹 SA7527A 芯片內部集成有校正電路，可以校正輸出功率。管腳描述如表 51。 LED 使用總量為 100 顆，型號：Φ 10LED, LED 聯(lián)接采用串聯(lián)和并聯(lián)混合連接的形式（ 20 顆串聯(lián)， 5串并聯(lián)）。 電路設計 (1)輸入部分設計 通過把輸出的檢測電壓信號和 12V 直流輸入信號，分別輸入到芯片的乘積運算兩輸入，即 MUL 端和 EO 端，通過 SA7527A 運算產生 PWM 控制信號，由于負載特性，輸入電壓會有小的波動，當輸入到驅動電路的直流電壓變小時，芯片通過運算，使 PWM 輸出脈寬變大，從而保證了在不穩(wěn)定輸入條件下，能夠有相對穩(wěn)定的輸出。因此取 R3=750kΩ， R2=150kΩ。 圖 53 功率驅動主電路 光電耦合器 PC817 具有電流傳輸比為 1:1 的工作特性，其正向導通時的電流IF大于 1mA，正常工作時的電壓 VCE大于 1V。該穩(wěn)壓管的基準電壓為 ，且工作電流 IRC 大于 1mA，功率驅動模塊正常工作時，輸出電壓為17 14 VR? ? 。 其工作工程為， LED 燈珠長時間工作導致溫度升高， SA7527A 的 3 管腳由于R R RT 的作用，對地等效電阻變小，因此導致 3 管腳的輸入信號變小，從而通過 SA7527A 調節(jié) PWM 輸出，再經過變壓器次極端，使輸出電流減小，從而有第五章 驅動電路的研究與設計 17 效的克服了由于溫度引起的 LED 光衰問題。由于輸 圖 55 功率自適應模塊電路 出負載為 LED 陣列，考慮到負載由于工作狀態(tài)引起輸出功率變動，采用了光照補償技術和溫度補償技術。 PIC16 單片機有計算功能和內存管理，像 CPU 一樣，由軟件控制運行。 身為 PIC 單片機家族的一員， PIC16C7116/P 自帶有豐富的片上資源，如片上 A/D 轉換器、增強型捕捉 /比較、 PWM 生成。 第六章 控制系統(tǒng)的設計 19 控制系統(tǒng)硬件框圖 控制模塊核心采用 PIC16C7116/P 單片機?？刂颇K如圖62。 圖 63 光敏電阻模塊 PIC16F716I 復位和時鐘 光強檢測 片選輸出 狀態(tài)顯示 第六章 控制系統(tǒng)的設計 20 其中 R8R11 為四個光敏電阻，通過 5V 電阻接 VCC（ 5V）， ADIN1ADIN4 連接到對應的 A/D 轉換器?？梢杂霉饷綦娮柚苯雍?PIC16C7116/P 的 RA0RA3 相連接。 由于 價格低廉，發(fā)光二極管 在 電器應用 特別是家電 應用 領域 非常 廣泛。三只二極管分 別連接 PIC16 的 RB57 三個管腳，通過三個 NPN 管和三第六章 控制系統(tǒng)的設計 21 個 PNP 管控制開關。系統(tǒng)利用充電蓄電池為控制系統(tǒng)供電，從而不必再為控制器另備獨立的外部電源。 蓄電池輸出 12V 電壓，經過 9V（ D4）穩(wěn)壓二極管在 9Vout 端輸出 9V直流電壓，為 PID 反饋電路提供基準比 較電壓。 基本實現(xiàn)思想為，通過四路 AD 通道采樣光敏電阻的電 壓變化，得到 X1， X2，X3， X4四組數(shù)值， 四組數(shù)值輸入 PIC 單片機， CPU 對四路數(shù)據進行算術平均運算 1 2 3 4 , / 4iiY X X X X X X Y? ? ? ? ? ?? （ 61） 由于 PIC 單片機不支持數(shù)據的浮點運算，因此可以先將數(shù)據進行歸一化，然后判別。進行比較 。|=10 則認為采樣值有效，存入 Pointer 指針指向的“數(shù)據存儲單元”，作為一個新的基準參考電壓，同時 Pointer 加 1，指向下一存儲單元。 主程序流程圖如圖 69。之后程序開始不斷的對 AD 采樣值進行處理分析，根據處理結果來設置控制位的狀態(tài)，若采集信息是干擾信息，則放棄此處采樣結果，等待下次信息到來，反之將采集結果寄存到光強數(shù)組中。其中電源模塊使用 軟件進行仿真，并通過 軟件分析結果，控制部分采用 和Proteus 實現(xiàn)仿真。 圖 71 電壓穩(wěn)定時間大約為 1 毫秒，穩(wěn)定時 18V，峰值電壓 36V，穩(wěn)定后的電壓紋波如圖 72。 （ 2） LED 功率驅動能力分析 根據第五章設計論述，系統(tǒng)可以在 12V 蓄電池的輸入條件下，實現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定在 12V，電流 320mA。同時判定當前的環(huán)境光照強度，完成對各個模塊的控制。 綜合，論文主要完成了以下設計工作： (1)闡述了光伏發(fā)電的 LED 控制系統(tǒng)的設計思路。 有待進一步研究的問題 本論文雖然已基本完成 太陽能光伏發(fā)電 LED 控制系統(tǒng)的硬件和軟件的設計，但由于學術水平、實踐經驗以及時間、條件等的限制，仍有很多不足的地方，與本文相關的問題還有大量工作需要進一步深入進行。 參考文獻 29 參考文獻 [1] 趙明 ,楊勁松 ,錢偉 ,曹剛 .大功率 LED 路燈驅動電源的設計 .照明工程學報 ,20xx,22,6669 [2] 陳尚伍 ,陳敏 ,錢照明 .高亮度 LED太陽能路燈照明系統(tǒng) .電力電子技 ,20xx,(6):4345 [3] 鄧超平 ,凌志斌 .新型的單相 Buck 電路實現(xiàn)功率因數(shù)校正 . 上海交通大學學報 .20xx, 38(8). 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