【正文】 ):8693. [3] 歐陽(yáng)名三，余世杰，沈玉梁等 .具有最大功率點(diǎn)跟蹤功能的戶用光伏充電系統(tǒng)的研究 [ .2020, 19 C6):272~275. [4] 楊樹明，史勝達(dá) .獨(dú)立光伏電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 .2020 年全國(guó)電源技術(shù)應(yīng)用研討會(huì)論文集 .2020. [5] 劉廣林．鉛酸蓄電池技術(shù)手冊(cè)．北京：宇航出版社出版， 1991. [6] 羅光毅．蓄電池智能管理系統(tǒng)．浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2020. [7] 劉建平．從閥控式密封鉛酸蓄電池看充電器．移動(dòng)電源與車輛， 2020(3)：2932. [8] James P, Dunlop Brian N, Farhi. Remendations for maximizing battery life in photovoltaic systems. A review of lessons learned Proceedings of Forum 2020 Solar Rnerny, The Power to Choose Washington D C, 2020. 2125. [9] 劉福刁，劉新田．單片機(jī)全自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)發(fā)電設(shè)備控制器的設(shè)計(jì)．微計(jì)算機(jī)信息， 1999， 15(4)： 26. [10] 薛均義，張彥斌． MC551/96 系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用．西安：西安交通大學(xué)出版社， 1997. [11] 趙富鑫，魏彥章等．太陽(yáng)電池及其應(yīng)用 .北京 :國(guó)防工業(yè)出版社， 1985. [12] 朱小同 ，趙桂先．蓄電池快速充電的原理與實(shí)踐 .北京 :煤炭工業(yè)出版社 . [13] 畢大成，周希德．電動(dòng)汽車鉛酸蓄電池快速充電方法的研究 .電源技術(shù)， 2020 24 (3)159~161. [14] 太陽(yáng)能多功能充電器的設(shè)計(jì) .德州學(xué)院機(jī)電工程系 .陳潔 . [15] 智能型多用途太陽(yáng)能供電系統(tǒng)（遼寧工學(xué)院碩士學(xué)位論文） . 閏妍 . [16] 太陽(yáng)能電池，李海雁，楊錫震著，大學(xué)物理第 22 卷第 9 期 2020 年 9 月 . [17] 郭天祥 . 新概念 51 單片機(jī) C 語(yǔ)言教程 入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略 [M]. 北京 : 電子工業(yè)出版社， 2020. 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 致 謝 附 錄 程序 ： 以下代 碼為主程序代碼 : include include include include include include include include void int_t1()interrupt 3 { TH1=(6553650000)/256。在設(shè)計(jì)的過程 中也遇到過很多問題。 太陽(yáng)能充放電控制器的主要作用就是 要能自動(dòng)檢測(cè)太陽(yáng)能電池板電壓是否高于蓄電池電壓，若高于蓄電池電壓則開始充電：若低于蓄電池電壓，則不能開啟充電，否則蓄電池電流會(huì)反向流向太陽(yáng)能電池板而造成電量損耗。 圖 56 A/D 流程圖 蜂鳴器 流程圖 蜂鳴器流程圖如圖 57 所示，開始后設(shè)置循環(huán)計(jì)數(shù) A，當(dāng) BEEP=1 后延時(shí)400ms,延時(shí)后 BEEP=0， 再延時(shí) 400ms,若判斷 A=0 則結(jié)束，若不等于則重新開始。 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 圖 53 新建工程 圖 54 選擇單片機(jī)型號(hào) 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 流程圖 系統(tǒng)流程圖 下圖是本系統(tǒng)的工作流程圖。編寫完畢以后選擇 “保存 ”。仿真電路圖如圖 51 所示，運(yùn)行后如圖 52 所示。 另外，本文也比較詳細(xì)的介紹了單片機(jī)的抗干擾技術(shù)。 切斷干擾傳播途徑。這里常用的措施有：繼電器 線圈增加續(xù)流二極管，消除斷開線圈時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)干擾；適當(dāng)增加電路板上各個(gè)集成塊的濾波電路，并且要注意高頻電容的布線，連線應(yīng)靠近電源端并盡量粗短，否則等于增大了電容的等效串聯(lián)電阻，會(huì)影響濾波效果； 布線時(shí)避免 90 度折 線 ，減少高頻噪聲發(fā)射。某些干擾： 靜電可能會(huì)使得芯片上加上一個(gè)較大的電壓，這樣一個(gè)芯片的某些部件將很快的燒毀。就是在進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀 /寫操作時(shí)，由于一些錯(cuò)誤的信號(hào)使得數(shù)據(jù)發(fā)生異變，而這些數(shù)據(jù)的變化可能使得控制狀態(tài)失 靈，也可能改變程序的運(yùn)行狀態(tài)。一般計(jì)算機(jī)輸出的控制信號(hào)較大，不易受到外界的干擾。 本系統(tǒng)最有可能產(chǎn)生干擾的就是靜電引起的放電干擾 ，還有開關(guān)電源引起的高頻振蕩干擾。 圖 49 電源轉(zhuǎn)換及控制部分電路 生成 并設(shè)計(jì) PCB 電路圖設(shè)計(jì)完畢之后進(jìn)行 PCB 的設(shè)計(jì)， 首先 進(jìn)行驗(yàn)證，程序?qū)Ⅱ?yàn)證結(jié)果顯示在 Check 字段，如圖 410 所示，在進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，程序?qū)?shù)據(jù)更新結(jié)果顯示在Done 字段，如圖 411 所示。 9013—NPN 型，低頻放大， 50V， ， ,150MHz。 R21， R20 用來(lái)啟動(dòng)硬件自動(dòng)關(guān)閉充電，當(dāng)太陽(yáng)能電池板低于蓄電池電壓時(shí)，可由“ PV”直接控制 Q5 三極管， Q6 的控制將失效。當(dāng)“ PV”電壓等于或大于“ BAT”電壓時(shí)，說(shuō)明太陽(yáng)能電池板電壓等于或小于蓄電池電壓，這時(shí)不能開啟充電控制。 DW2 為 10V穩(wěn)壓管，當(dāng)蓄電池電壓高于 10V時(shí)，通過三極管 Q3 和穩(wěn)壓管 DW2 后降壓到 。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對(duì)精度可達(dá)百萬(wàn)分之五十 ， 高級(jí)的精度更高。 圖 45 蜂鳴器 按鍵設(shè)計(jì) 圖 46 中按鍵用來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)及狀態(tài)。 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 43 1602液晶接口 發(fā)光二極管的設(shè)計(jì) 圖 44 為控制器發(fā)光二極管指示燈，它有 6 個(gè)狀態(tài)指示： ① 蓄電池接入指示燈； ②系統(tǒng)正常工作狀態(tài)指示燈；③蓄電池欠壓指示燈；④蓄電池過壓指示燈；⑤充電狀態(tài)指示燈；⑥負(fù)載工作狀態(tài)指示燈。 1602 液晶 — 可顯示兩行，每行 16個(gè)字母，工作電壓 ～ ,帶背光，并口操作方式。 加入串口的目的主要有三個(gè) ：一是給單片機(jī)下載程序；二是使控制器具有遠(yuǎn)程通信或遠(yuǎn)程監(jiān)視的功能；三是將控制器每天采集到得數(shù)據(jù)的極限值和發(fā)生異常狀態(tài)時(shí)的數(shù)據(jù)記錄在 其 內(nèi)部的 E178。超強(qiáng)抗干擾 寬電壓范圍 ～ 兩個(gè)定時(shí)器 內(nèi)置 E178。 4 路 PWM/PCA/CCU/捕獲 /比較單元 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 41 主控芯片 主控芯片采用 STC12C5412AD 單片機(jī)，該單片機(jī)具有以下特性： 最后，以上設(shè)計(jì)中的所有參考點(diǎn)都可手動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)可手動(dòng)微調(diào)以校準(zhǔn)單片機(jī)的 A∕ D 參考電壓，使所有控制器的參考點(diǎn)統(tǒng)一。 當(dāng)用戶將太陽(yáng)能電池板反接至控制器時(shí)，要有報(bào)警功能，并且具有保護(hù)控制器不被損壞的功能。切斷負(fù)載輸出后，控制器要能夠自動(dòng)檢測(cè)負(fù)載 功率，當(dāng)負(fù)載功率降低到額定功率一下時(shí)，控制器又可自動(dòng)開啟負(fù)載。 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第 4章 系統(tǒng)硬件 設(shè)計(jì) 太陽(yáng)能充 /放 電器原理 太陽(yáng)能充放 /電控制器的作用是有效地控制太陽(yáng)能電池板給蓄電池充電，同時(shí)控制蓄電池為負(fù)載放電，以 12V蓄電池為例，以其配套的太陽(yáng)能電池板在有一定光照強(qiáng)度下的開路電壓為 21V，接入控制器后的電壓為 17V，蓄電池的電壓為10~14V，不同的蓄電池其充放電特性是不同的，若為小容量蓄電池，當(dāng)接通太陽(yáng)能電池板與蓄電池后，蓄電池的電壓會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)被電池板充到 14V，若不加控制，蓄電池電壓甚至?xí)?，我們判斷蓄電池是否已?jīng)充滿的標(biāo)準(zhǔn)就是檢測(cè)蓄電池的電壓值，實(shí)際上在這種方式下檢測(cè)出的結(jié)果是 不準(zhǔn)確的，因此此時(shí)檢測(cè)到得蓄電池電壓是虛電壓，而等電池穩(wěn)定后，再測(cè)量電壓，會(huì)發(fā)現(xiàn)電壓下降了許多，我們加入控制器的目的就是當(dāng)檢測(cè)到蓄電池電壓達(dá)到一定值時(shí)，使用控制器控制連接太陽(yáng)能電池板與蓄電池之間的 MOS 管的開關(guān)，以一種脈寬調(diào)制的方式，降低充電電流以進(jìn)一步為蓄電池充電，直到最后用很微小的電流將蓄電池電壓維持在某一固定值。但是在光伏系統(tǒng)中因?yàn)槌潆婋娫幢旧聿⒉皇钦嬲饬x上的“無(wú)限電源”，而是來(lái)自太陽(yáng)能光伏陣列這個(gè)“有限電源”，對(duì)蓄電池充電的同時(shí)還必須考慮電源電流的“來(lái)源”是否足夠。當(dāng)然脈沖充電電流、持續(xù)時(shí)間和放電電流以及持續(xù)時(shí)間必須根據(jù)蓄電池的要求進(jìn)行?？焖俪潆娋褪遣捎么箅娏骱透唠妷簩?duì)蓄電池充電，在 12 小時(shí)內(nèi)把蓄電池充好，而且在這個(gè)過程中不會(huì)使蓄電池產(chǎn)生大量析氣和使蓄電池電解液溫度過高 (一般在 45℃ 以下 )。如圖 35 的虛線段 fU 。這樣蓄電池在初期充電不會(huì)出現(xiàn)很大的電流，在后期也不會(huì)出現(xiàn)高電壓，使蓄電池產(chǎn)生析氣。 恒壓限流充電 恒壓限流充電方式是為克服恒壓充電時(shí)初始電流過大而進(jìn)行改進(jìn)的一種方式。此法的充電特性曲線如圖 34 所示，此法也有其不足之處： ① 在充電初期，如果蓄電池放電深度過深，充電電流會(huì)很大，不僅危及充電控制器的安全，而且蓄電池可能因過流而受到損傷。 放電時(shí)間 U 電池端電壓 轉(zhuǎn)折點(diǎn) 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 33 恒流充電曲線 圖 34 恒壓充電曲線 恒壓充電 恒壓充電就是指以一恒定電壓對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。 這種充電方式的不足之處是，蓄電池開始充電電流偏小，在充電后期充電電流又偏大，充電電壓偏高，整個(gè)充電過程時(shí)間長(zhǎng)，特別在充電后期，析出氣體多，對(duì)極板沖擊大，能耗高，其充電效率不足 65%。但到了放電末期，出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，此時(shí)電池端電壓急劇下降，這是因?yàn)殡娊庖褐?，硫酸的濃度已?jīng)很低，電解液擴(kuò)散到極板的速度不及放電的速度，在電解質(zhì)不足的情況下，極板的電動(dòng)勢(shì)急劇降低，造成電池端電壓的下降，至此應(yīng)停止放電，否則會(huì)造成電池的過度放電。鉛酸蓄電池充電后，負(fù)極板是鉛（ Pb ），與電解液中的硫酸（ 24HSO ）發(fā)生反應(yīng)，變成鉛離子（ 2Pb? ），鉛離子轉(zhuǎn)移到電解液中，負(fù)極板上留下多余的兩個(gè)電子（ 2e）。 b) 循環(huán)壽命：在一定的充電條件下，蓄電池被全充全放的次數(shù)。 荷電狀態(tài)是描述蓄電池實(shí)際工作狀態(tài)的重要參數(shù)。 2 蓄電池效率 放電時(shí)能放出的全部電量與充 電時(shí)充入的全部電量的百分比。 dtIQ dtdd ?? 0 (32) 式中 dI 為放電電流， dt 為放電時(shí)間 。下面介紹其中一些參數(shù)的概念及相互間的關(guān)系。 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第 3章 蓄電池 充電技術(shù) 研究 太陽(yáng)能充電系統(tǒng)中充電器最主要的功能是控制太陽(yáng) 能 電池向蓄電池充電，控制蓄電池向負(fù)載供電，控制整個(gè)系統(tǒng)的正常、可靠運(yùn)行。因而對(duì)最大輸出功率影響明顯 ，見圖 28 中各實(shí)線的波峰的幅值變化。 太陽(yáng)的光照強(qiáng)度對(duì)光伏電池轉(zhuǎn)換效率的影響 圖 2圖 26 分別是太陽(yáng)能電池陣列在溫度為 25℃時(shí)，不同日照 (S)下表現(xiàn)出的電流 電壓 (IV)和功率 電壓 (PV)特性。如果在一定光照下的 IV 特性曲線是理想的矩形，那么 MI 和 MV 乘積就等于 SCI 和 OCV 的乘積。但是要求出其解析解，幾乎不可能。通常采用光伏電池的最大效率值作為其效率 ? ，/MPPT M SPP????。 shR I OI LI 太陽(yáng)光 V LI shI 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 ③ 最大功率點(diǎn)電流 ( MI )：在給定日照強(qiáng)度和溫度下相應(yīng) 最大功率點(diǎn)的電流。此時(shí)的等效電路可根據(jù)圖 22來(lái)描述，其伏安特性可由 22 式給出。 圖 21 理想狀態(tài)的太陽(yáng)能電池等效電路圖 在這種等效電路中，加給負(fù)荷的電壓 V和流過負(fù)荷的電流 I 之間的關(guān)系式，可由下式給出。非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池與結(jié)晶硅電池相比轉(zhuǎn)換效率偏底 ， 但其成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)，受到人們普遍的重視并得到迅速發(fā) 展，電池最高轉(zhuǎn)換效率為 10%左右。硅系列太陽(yáng)能電池中，單晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。全世界應(yīng)用和研究的光伏材料主要包括單晶硅、多晶硅、砷化鎵晶體材料以及非晶硅等薄膜材料。如此形成的一個(gè)個(gè)電池元件，把它們串聯(lián)、并聯(lián)起來(lái)，就能輸出一定的電壓、電流和功率。當(dāng)用適當(dāng)波長(zhǎng)的太陽(yáng)光照射到半導(dǎo)體上時(shí)，光能被半導(dǎo)體吸收后，在導(dǎo)帶和價(jià)帶中產(chǎn)生非平衡載流子 電子和空穴。太陽(yáng)能光伏電池正是一種利用光伏效應(yīng)直接將光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。當(dāng)太陽(yáng)光照射時(shí)，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半導(dǎo)體吸收或透過。 根據(jù)太陽(yáng)能電池輸出特性和蓄電池的特性，設(shè)計(jì)蓄電池的充 /放 電控制方法。甚至單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片。 縱觀單片機(jī)的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，大致有： 低功耗 CMOS 化 MCS51 系列的 80C51 推出時(shí)的功耗達(dá) 120mW，而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mW 左右，隨著對(duì)單片機(jī)功耗要求越來(lái)越低，現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商基本都采用了 CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 )。 單片機(jī)是所有微處理機(jī)中性價(jià)比最高的一種，隨著種類的不斷全面，功能不斷完善，其應(yīng)用領(lǐng)域也迅速擴(kuò)大。 單片機(jī)也被稱為微控制器 (Microcontroller)，由芯片內(nèi)僅有 CPU的專用處理器發(fā)展而來(lái)。 北華大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)