【正文】 B24A D D A25IN 026IN 127IN 228U4A D C 0 8 0 9V C CIN 0IN 1IN 2IN 3IN 4IN 5IN 6IN 7D0D1D2D3D4D5D6D7G N D G N DE O CC L KOESTABC 圖 410 ADC0809 轉(zhuǎn)換電路 繼電器驅(qū)動電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)的 IO口輸出電流很小 4到 20mA，所以要用三極管放大來驅(qū)動繼電器。 按照規(guī)劃要求，到二十一世紀(jì)二十年代，中國會全力爭取使光 伏發(fā)電總量達(dá)到 180萬千瓦，到二十世紀(jì)中葉增至 6萬萬千瓦。 [11]任柱 .《基才 AVR單片機(jī)的光伏系統(tǒng)充電器的設(shè)計(jì)》 [J]. 北京：人民郵電出版社， 2020. [12]馮垛生、張淼、趙慧、林珊 . 《太陽能發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用》 .北京：人民郵電出版社， . [13]黃繼昌 .《電子元器件應(yīng)用手冊》 [M]，北京人民郵電出版社 。 。 [15]遲榮強(qiáng) .《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》 [M]，高等教育出版社。未來 10 幾年，中國太陽能電力總裝機(jī)量的總體增長率未來會超過 1/4。 9 0 1 2K1I N 4 1 4 8R+ 1 2 VP 2 .4 圖 411 繼電器驅(qū)動電路 5 結(jié)論 據(jù)可靠人士透露，未來光伏發(fā)電必將取代一些能源，估計(jì)到 2030 年，可再生能源在能源總體體系中未來會占到百分之三十以上，而在世界電力總量供應(yīng)中光伏發(fā)電的占比也將會超過百分之十；到二十一世紀(jì)四十年代，在能源總利用中的可再生能源的比例會在 1/2 以上，光伏發(fā)電未來會占電力總量的百分之二十以上；到新世紀(jì)末，在能源體系中可再生能源的比例會在 4/5以上，光伏發(fā)電未來會超過發(fā)電總量的 3/5。這就需要查詢程序等 EOC 變?yōu)榈碗娖胶笤匍_始查詢，轉(zhuǎn)換成功后， EOC 輸出高電平，等到 OE 為高電平便將轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 AD0809 的工作頻率范圍為 10KHZ1280KHZ， AT89S51 的輸出頻率大小為 2MHZ，無法滿足為 AD0809 的提供工作時鐘的要求。 （ 4）在 ST 端給出一個至少有 100ns 寬的正脈沖信號。將采樣得到的信號從 26 管腳 IN0(管腳 A、 B、 C 均置為低電平 )輸入，從而單片機(jī)可以判斷電壓的具體情況。為了確保供電的連續(xù)性，因此就需要設(shè)計(jì)備用電路，通過單片機(jī)的控制，控制切換電路自動實(shí)現(xiàn)供電電源的轉(zhuǎn)換。 該系統(tǒng)使用了 N 溝道的 MOS 管?！?IL 一般是等于負(fù)載電流的 倍的紋波電流。 本設(shè)計(jì)的輸入電壓在 5690V 之間，所以可選擇額定電壓在 90=182V 以上的MOSFET。 RL+ C太陽能電池陣列 Ubu 圖 44 BUCK電路 ①功率開關(guān)管的選擇 目前，對于功率不是很大的 DCDC 變換器在選擇開關(guān)管時，通常首選的是 MOSFET管與 IGBT 模塊；而大功率變換器在選擇開關(guān)管時，考慮到 MOSFET 的功率、電壓等級等方面的不足的情況下，通常采用 IGBT 模塊；但是對于功率不是很大的 DCDC 變換器，首選的還是 MOSFET。 51系列的單片機(jī)若需要復(fù)位，必須由外部電路完成，單片機(jī)的 9管腳 Reset 為復(fù)位信號輸入端，信號從 Reset 引腳輸入，高電平有效，只要保持 Reset 引腳處于高電平的時間是 2 個機(jī)器周期，其就可以正常復(fù)位。 時鐘電路的設(shè)計(jì)：單片機(jī)為一種時序電路，只有在配置時鐘信號后，方可以正常起到控制作用。故本設(shè)計(jì)采用 15W 的 LED 燈具作為照明燈具。 故可以確定蓄電池的計(jì)算容量為 coLLc CTNKQB /? )(Ah 式中： K 代表安全系數(shù)，一般取值為 ~； QL 表示負(fù)載每天的平均耗電量，也就是工作電流與每天工作小時數(shù)的乘積； NL 代表最長連續(xù)陰雨天數(shù)； To 表示溫度修正系數(shù)，通常情況下 0oC 以上時取 ， 10oC 以上時取 ， 10oC 以下時用 ，Cc代表蓄電池的放電深度，通常鉛酸蓄電池取 101，而堿性鎳鎘蓄電池一般取值 為 101. 本設(shè)計(jì)中蓄 電池確定計(jì)算過程如下： 1 2 0 )2412/50(??????? coLLc CTNKQB )(Ah 根據(jù)計(jì)算結(jié)果該地區(qū)蓄電池容量為 1200Ah。 蓄電池組容量的計(jì)算 是否能連續(xù)供電，蓄電池的儲能作用極為關(guān)鍵。也正因?yàn)槿绱?，目前其在國?nèi)得到廣泛使用 。為了匹配太陽電池，一般對蓄電池有特殊要求，如其工作壽命長、維護(hù)要簡單等等。 （ 2）由于太陽能電池組件輸出功率是隨機(jī)的，為了給燈具等負(fù)荷正常供電，必須配備蓄電池。蓄電池的最大優(yōu)勢是能夠重復(fù)利用，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用，不僅如此，蓄電池還具有輸出電壓穩(wěn)定、可靠性很高、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，在各個部門、場所得到了廣泛應(yīng)用。 ①把太陽能電池組件安裝區(qū)域的每日總輻射量 Ht，則標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)光強(qiáng)下的平均日輻射時數(shù) H可表示為（日輻射量參見表 313）： )(107 7 4 hHH t ??? 104表示將日輻射量換算成標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)（ 1000W/m2）下的平均日輻射時數(shù)系數(shù)。所以，僅當(dāng)光伏電池組件的串接電壓正好適合作浮充電壓，才可以使蓄電池處于最佳充電狀態(tài) [3]。 （ 1）確定太陽能方 陣串聯(lián)數(shù)的方法 把太陽能電池組件以若干數(shù)目串接在一起，就能滿足所需工作電壓的要求。 綜合設(shè)計(jì)與太陽能電池的技術(shù)參數(shù)，本設(shè)計(jì)采用非晶硅電池。多晶硅電池也必將廣泛地應(yīng)用于室外照明中。 現(xiàn)在，單晶硅光伏電 池廣泛應(yīng)用于交通信號和道路照明指示等室外照明中，其光 電轉(zhuǎn)換效率一般在 11%～ 24%，并且使用壽命長。因 此有史以來，光伏電池的制造都是采用二極管或是晶體管硅片進(jìn)行的。若想獲得更高的輸出電壓和更大的容量，通常將若干太陽能電池連到一起 。 太陽能電池的基本原理為：當(dāng)太陽光輻射在由兩種不同導(dǎo)電類型的同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的 P－ N 結(jié)上時，處于特定環(huán)境時，太陽能輻射的能量被半導(dǎo)體材料吸收，內(nèi)部產(chǎn)生靜電場。 E VDLViUL2oi L1RC2C1 L2i VD i c2 i o ++U c2+++U c1U VDUT 圖 210 庫克式電路 第三章 主要設(shè)備的選擇 太陽能電池的設(shè)計(jì) 太陽能電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)。 庫克式變換器 庫克變換器是由美國 California Institute of Technology 的斯洛博丹庫克提出來的，該電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖 所示。等到電路工作于穩(wěn)態(tài)后，則在 0T時間內(nèi)電感 L 兩端電壓 uL對 t的積分為 0，即 ? ?T dtuL0 0。其不足之處在于：①輸出端的二極管的電流不是連續(xù)的，是脈動的，增大了輸出紋波的幅度。 升壓式變換器 升壓式變換器電路原理圖如圖 所示，當(dāng) IGBT 開關(guān)元件 V 接通時，電源 E 作為能量源向電感 L儲存能量 ，電感 L 電流 i1 增加，二極管 VD 關(guān)斷，電容 C 為負(fù)載 R 供電，這時 u0=E。當(dāng)電流連續(xù)時，負(fù)載兩端的電壓的均值可表示成： EETtEtt tU ono ffon on ?????0 ( 10 ??? ) α表示導(dǎo)通占空比，簡稱導(dǎo)通比或 者占空比 u0 最大為 E，α變小， u0跟著變小，叫做降壓斬波電路，又稱 Buck Converter。 根據(jù)功率開關(guān)器件的電流（電壓）的波形的形式，可以把 DC/DC 變換劃分為正弦型、方波型。因此，根據(jù)確定電壓與電流的關(guān)系，便可 確定當(dāng)前狀態(tài)能否達(dá)到最大功率點(diǎn)，即： (1)若UIdUdI ??，位于最大功率點(diǎn)處，不要改變參考電壓； (2)若UIdUdI ??，位于最大功率點(diǎn)的左側(cè)，須要升高參考電壓； (3)若UIdUdI ??，位于最大功率點(diǎn)的右側(cè)，須要降低參考電壓。 當(dāng)△ P0 時，光伏電池位于上升側(cè)，即最大功率點(diǎn)左側(cè)，需再升高電壓值，使功率自左向最大功率點(diǎn)持續(xù)逼近，維持原方向繼續(xù)擾動；當(dāng)△ P0時，光伏電池位于下降段，即最大功率點(diǎn)尺的右側(cè)，即改變擾動方向，降低工作電壓值，自右向最大功率點(diǎn)靠近；若△ P=0，電池位于最大工作點(diǎn)（或附近），此時不需要改變輸出電壓。譬如每當(dāng)安裝地點(diǎn)的溫度增加1℃，不為負(fù)載供電時，硅太陽能電池的輸出電壓會減至原來的 %%。由圖可知，同一溫度條件下，不同的光照強(qiáng)度，光伏電池的最大功率點(diǎn)差不多分布在某一固定垂線的兩側(cè)附近。采取改變輸出電壓的方法，把負(fù)載電壓調(diào)節(jié)到 U01處，讓負(fù)載的功率從 M點(diǎn)向 N 點(diǎn)移動。與此類推，實(shí)際應(yīng)用時可以采取調(diào)節(jié)負(fù)載兩端的電阻值，來使負(fù)載獲得最大功率。因此，針對光伏電池等效簡化的線性電路，當(dāng)負(fù)載電阻和電源內(nèi)阻相等時，負(fù)載便可以獲得最大功率?？紤]到光伏電池的特殊性，如何準(zhǔn)確地設(shè)置它的工作電壓、電流來找到最大功率點(diǎn)是非常重要的。根據(jù)太陽電池的工作原理，處于不同光照強(qiáng)度，溫度等環(huán)境條件下，光伏電池的輸出便隨著改變，輸出功率包括最大功率點(diǎn)也隨著相應(yīng)改變。 2020 年國內(nèi)光伏電池制造能力跨過了 3 108W 大關(guān)。 我國太陽能光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與前景 我國從 1958 年才開始研究太陽能電池， 1972 年第一次成功地在地面應(yīng)用了光伏電池， 1979 年開始制造以單晶硅為材料的太陽能電池。光伏電池的研制首先在歐洲、美洲和亞洲以大規(guī)模的形式展開。各國始終 在采取改進(jìn)工藝、不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、開拓新市場等方式來減少制造成本。 光伏發(fā)電的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展 太陽能向其他形式的能轉(zhuǎn)換的方式多種多 樣： 太 陽 能 轉(zhuǎn) 換 方 式光 電 轉(zhuǎn) 換光 熱 轉(zhuǎn) 換光 化 學(xué) 轉(zhuǎn) 換 國外光伏發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀與前景 目前，全球各國尤其是發(fā)達(dá)國家把光伏發(fā)電技術(shù)放在尤為重要的地位，著重制定了規(guī)劃，擴(kuò)大投入、全力貫徹發(fā)展。 通過和常規(guī)發(fā)電技術(shù)比較，太陽能發(fā)電具有①可無限使用；②不會造成危害、穩(wěn)定性好，沒有噪聲，沒有向環(huán)境排放污染，無公害；③可以安裝在各個角落，而且可以安裝在不影響人類生活的地方優(yōu)勢；④不用使用燃料以及譜架線路便可以立刻發(fā)電供電；⑤能源質(zhì)量高；⑥消費(fèi)者從情感上易采納；⑦很短的建設(shè)時間，能源利用獲取時間 短等優(yōu)勢。若不采取措施，溫室效應(yīng)也將加