【正文】 路設(shè)計(jì) 等方面的內(nèi)容， 因此 對(duì)于光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng) 也具有一定參考價(jià)值 。 方案論證 （ 1）光伏電池：可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，存貯到蓄電池或供負(fù)載直 接使用。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo) (1)DCDC 變換電壓 (前 /后 )： 25V~37V/18V； (2)驅(qū)動(dòng)功率范圍： 0~； (3)LED 驅(qū)動(dòng)能力：輸出電壓 20V，電壓波動(dòng) 2V，輸出電流 320mA，電流波動(dòng)20mA。 電路參數(shù)計(jì)算 根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)，電源電路應(yīng)具有 2537V/18V 電壓變換功能。 電路設(shè)計(jì) 根據(jù)上節(jié)參數(shù)設(shè)計(jì)反饋系統(tǒng)電路圖，如圖 34。功耗對(duì)一個(gè)電路設(shè)計(jì)也是非常重要的，UC3906DW 的工總電流為 1. 7mA，可大大減小系統(tǒng)自身帶來(lái)的損耗，以最低的開(kāi)銷實(shí)現(xiàn)溫度參數(shù)的精確檢測(cè)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 51。這樣的自動(dòng)恒流 /蓄電池 開(kāi)關(guān)管 高頻變壓整流 SA7527A 光電隔離 輸出電流電壓檢測(cè) 光衰 /溫度補(bǔ)償 輸出 第五章 驅(qū)動(dòng)電路的研究與設(shè)計(jì) 16 恒壓特性保證了當(dāng) LED 出現(xiàn)開(kāi)路以及短路時(shí)，電路不會(huì)出現(xiàn)連鎖性破壞。 PIC 16 單片機(jī)是一款小型的單片機(jī)。其制作相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只需要在光敏材料的兩端分別插上電極引線，然后將其裝在特制的管殼里，如此就構(gòu)成簡(jiǎn)單的光敏電阻，電路原理圖如圖 63。 圖 66 狀態(tài)顯示電路 供電電路設(shè)計(jì) 對(duì)于任何一個(gè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，電源都是非常重要的，產(chǎn)品性能的好壞很大程度上有電源決定。 |YY39。這里取標(biāo)準(zhǔn)值為 C1=80nF，C2=30pF， C3=68nF， R1=1K， Rbias=1K， R2=34Ω， R3=1450Ω，額定輸入電壓，額定負(fù)載下的仿真，電壓響應(yīng)如圖 71。 (4)借助仿真軟件，進(jìn)行了系統(tǒng)部分模塊的模擬調(diào)試，驗(yàn)證了控制器的合理性和可靠性，基本完成了光伏發(fā)電 LED 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。本論文首先介紹了該系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容和研究方法，然后分別分析和設(shè)計(jì)出太陽(yáng) 能電源電路、充電保護(hù)電路、LED 驅(qū)動(dòng)電路和控制系統(tǒng)，對(duì)光伏發(fā)電 LED 控制系統(tǒng)進(jìn)行了較為全面的分析與第七章 結(jié)論與展望 28 研究。 定時(shí)器中斷開(kāi)始 重填初始化數(shù)據(jù) 計(jì)數(shù)加 1 計(jì)數(shù)達(dá)到 40？ RA4 取反輸出 計(jì)數(shù)清零 否 是 中斷返回 第七章 結(jié)論與展望 26 第七章 結(jié)論與展望 誤差分析與結(jié)論 本章主要分析各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)誤差。 環(huán)形數(shù)據(jù)單元可以實(shí)現(xiàn)判斷基準(zhǔn)光強(qiáng)的存儲(chǔ)，將采樣均值 Y和基準(zhǔn)電壓的均值 Y39。硬件接線原理圖 66。 PIC16 還負(fù)責(zé)產(chǎn)生各個(gè)模塊的 PWM 以及片選 信號(hào)。主電路采用了基于 SA7527A 的 BOOST 電路，實(shí)現(xiàn) 12V20V 的直流電壓變換。因此，高壓分壓電阻比為 2 3 1222R R VRV? ? (12V 為蓄電池輸出電壓 )，由于乘法器的輸入端口的最大允許值是 5μ A，電路選用電壓取樣電路的自身功率為 1/8W，那么 R2 + R3≥ 900kΩ。進(jìn)入恒壓充電狀態(tài)之后，電路輸出端的輸出電流開(kāi)始變小，最終維持穩(wěn)定不變，充電過(guò)程完成。當(dāng)充電電路檢測(cè)到電池的電 壓或放電電流小于放電設(shè)定值的時(shí)候 ,充電器通過(guò)控制比較器調(diào)節(jié)電路，使之變?yōu)槌潆姞顟B(tài)；而且，該比較器還能在驅(qū)動(dòng)器截止時(shí)輸出 25~30mA 的充電小電流，因此，短時(shí)間的電池反接或者是充電電路短路，產(chǎn)生的電流也非常小，不足以損壞蓄電池。此處取相位裕度為 60176。 PID 控制器常常作為反饋元件在工業(yè)控制中出現(xiàn)，它的工作過(guò)程可以分為：（ 1）收集反饋信息數(shù)據(jù)；（ 2）與設(shè)定基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，并且用差值計(jì)算下一刻的輸入 值。 首先太陽(yáng)能電壓輸入整機(jī)系統(tǒng)，由 BUCK 變換電路實(shí)現(xiàn) 2537V/18V 的 直流變換，再由充電控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的充電控制和過(guò)電保護(hù)。 方案選擇 本設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，將系統(tǒng)的各個(gè)部分設(shè)計(jì)成相應(yīng)的模塊，首先實(shí)現(xiàn)模塊應(yīng)有的 功能，最后在將各個(gè)模塊連接起來(lái)組成整機(jī)系統(tǒng)。相對(duì)于風(fēng)能和潮汐能來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能具有綠色環(huán)保、可再生、規(guī)律性易于掌握等特點(diǎn)，并且太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置具有簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，降低其成本和提高發(fā)電的可靠性是業(yè)界關(guān)注的重要技術(shù)問(wèn)題。 using dedicated battery charging chip UC3906DW build the hardware circuit, the battery charge control and protection functions, battery for precision precious device from UC3906DW control the battery charge and discharge, greatly improved battery life, up by the conventional charger voltage current instability caused by the lack of damage to the battery。 電源電路使用 軟件對(duì)基于 PID 控制器設(shè)計(jì)的 DCDC 電路進(jìn)行仿真，并作數(shù)據(jù)分析。 綜合上訴論證，本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)。 圖 31 電源電路主電路 反饋電路的設(shè)計(jì) 由于 BUCK 電路只能對(duì)固定的輸入電壓，起到直流變換作用，由于太陽(yáng)能電壓穩(wěn)定性變化較大，單純的 BUCK 電路，輸出電壓會(huì)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。因此 fC要綜合考慮，取 fC=。 6GFM200 蓄電池 還具有使用 壽命長(zhǎng) 、 自放電低 、 安全 系數(shù)高、綠色環(huán)保等特點(diǎn)。 當(dāng)在 25℃時(shí)，基準(zhǔn)電壓 Vref為 時(shí)： 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(dāng)電池開(kāi)始充電時(shí)，即充電電路由于電池電量不足或者輸出電壓下見(jiàn)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(jìn)入充電狀態(tài)，隨著充電過(guò)程的不斷進(jìn)行，電池也由于電量增加其兩端的電壓也慢慢升高，再經(jīng) RR4 與 R6 分壓電阻分壓后加到引腳 13（即比較器反向輸入端）。 電路設(shè)計(jì) (1)輸入部分設(shè)計(jì) 通過(guò)把輸出的檢測(cè)電壓信號(hào)和 12V 直流輸入信號(hào)，分別輸入到芯片的乘積運(yùn)算兩輸入，即 MUL 端和 EO 端，通過(guò) SA7527A 運(yùn)算產(chǎn)生 PWM 控制信號(hào)，由于負(fù)載特性，輸入電壓會(huì)有小的波動(dòng)，當(dāng)輸入到驅(qū)動(dòng)電路的直流電壓變小時(shí)，芯片通過(guò)運(yùn)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(duì)穩(wěn)定的輸出。 其工作工程為， LED 燈珠長(zhǎng)時(shí)間工作導(dǎo)致溫度升高， SA7527A 的 3 管腳由于R R RT 的作用，對(duì)地等效電阻變小，因此導(dǎo)致 3 管腳的輸入信號(hào)變小，從而通過(guò) SA7527A 調(diào)節(jié) PWM 輸出，再經(jīng)過(guò)變壓器次極端，使輸出電流減小，從而有第五章 驅(qū)動(dòng)電路的研究與設(shè)計(jì) 17 效的克服了由于溫度引起的 LED 光衰問(wèn)題。 第六章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 控制系統(tǒng)硬件框圖 控制模塊核心采用 PIC16C7116/P 單片機(jī)。 由于 價(jià)格低廉，發(fā)光二極管 在 電器應(yīng)用 特別是家電 應(yīng)用 領(lǐng)域 非常 廣泛。 基本實(shí)現(xiàn)思想為，通過(guò)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(jī)， CPU 對(duì)四路數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算 1 2 3 4 , / 4iiY X X X X X X Y? ? ? ? ? ?? （ 61） 由于 PIC 單片機(jī)不支持?jǐn)?shù)據(jù)的浮點(diǎn)運(yùn)算，因此可以先將數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化，然后判別。之后程序開(kāi)始不斷的對(duì) AD 采樣值進(jìn)行處理分析，根據(jù)處理結(jié)果來(lái)設(shè)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(jié)果，等待下次信息到來(lái)，反之將采集結(jié)果寄存到光強(qiáng)數(shù)組中。同時(shí)判定當(dāng)前的環(huán)境光照強(qiáng)度，完成對(duì)各個(gè)模塊的控制。 (2)考慮到實(shí)驗(yàn)的可行性，本次設(shè)計(jì)中的 LED 燈設(shè)定的功率不是很大，只做到了幾十瓦，在實(shí)際應(yīng)用中需要更大功率的 LED 燈。 圖 73 由圖 73可知，輸出電壓紋波系數(shù)為 6mV，而且穩(wěn)壓效果好。因此運(yùn)用“環(huán)形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元”可以有效的節(jié)省系統(tǒng)的硬件存儲(chǔ)資源，并且可實(shí)現(xiàn)連續(xù)對(duì)一定室間隔的數(shù)據(jù)區(qū)平均，有效的判別采樣電壓的可信性。另外， 圖 67 供電電路圖 第六章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 22 還需要正 12V 電源給電路中的 BUCK 電路提供 9V 基準(zhǔn)電壓。 電阻值隨著 入射光 的增強(qiáng)，電阻值不斷下降； 入射光消失后， 電阻值逐漸加大 ， 因此導(dǎo)致 ADIN1ADIN4 的采樣電壓也不短變化， 從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。雖然時(shí)鐘頻率在一定程度上可以說(shuō)明單片機(jī)的功能，但不能僅依靠時(shí)鐘頻率來(lái)評(píng)價(jià)其性能， 因?yàn)椴煌w系的 CPU 機(jī)構(gòu)也會(huì)影響處理能力。 因此，整個(gè)恒流反饋電路由三極管 Q取樣電阻 R12 和 PC817 組成，輸出負(fù)載發(fā)生時(shí)，驅(qū)動(dòng)輸出電流會(huì)相應(yīng)增大或減小，引起 R12 的取樣電壓發(fā)生改變，同時(shí)通過(guò) Q3 以及反饋線圈繞組，控制流過(guò) PC817 的電流發(fā)生相應(yīng)改變，最終使輸出電流穩(wěn)定在預(yù)定值。主要包括以下幾個(gè)特性：（ 1）寬電壓輸入特性；（ 2）溫度補(bǔ)償和光 衰補(bǔ)償特性；（ 3）恒流和恒壓特性。 剛開(kāi)始蓄電池電量低，充電電路以較大值的電流對(duì)電池進(jìn)行充電，同時(shí)對(duì)電池電壓進(jìn)行不間斷檢測(cè)。 圖 35 電源模塊電路 主電路通過(guò)開(kāi)關(guān)管、電容、電感實(shí)現(xiàn)降壓變換，將輸入電壓變換至 18V 左右，補(bǔ)償電路采用兩個(gè) 1KΩ的電阻實(shí)現(xiàn)， PID 控制器的基準(zhǔn)電壓為 9V，由蓄電池通過(guò)分壓得到，控制開(kāi)關(guān)管的 PWM 信號(hào)由 PIC16C7116/P 單片機(jī)產(chǎn)生。閉環(huán)反饋原理如圖 32。 電路參數(shù)計(jì)算 （ 1）占空比 D計(jì)算 由設(shè)計(jì)指標(biāo)可以確定 VMAX=37V 為最大電壓， VMIN=25V 為最小輸入電壓，占空比 D 可以根據(jù)電路輸入電壓和輸出電壓之間比例關(guān)系確定。因此此次設(shè)計(jì)使用 Buck 結(jié)構(gòu)電路。截止到 20xx 年底，我國(guó)安裝的光伏電池約為 5兆瓦，并且應(yīng)用領(lǐng)域主要是邊遠(yuǎn)地區(qū)、交通控制以及遠(yuǎn)程第一章 緒論 2 通信中繼等領(lǐng)域，應(yīng)用范圍面比較窄，而且主要是集中在了偏遠(yuǎn)地區(qū)，主要是由于設(shè)備技術(shù)價(jià)格昂貴，無(wú)法大面積進(jìn)行推廣。 SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 光伏發(fā)電 LED 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 學(xué) 院： 專 業(yè)： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師 ： 20xx 年 6 月摘要 I 摘 要 在傳統(tǒng)的太陽(yáng)能 LED 控制系統(tǒng)中，往往由于太陽(yáng) 能輸入電壓浮動(dòng)范圍大，導(dǎo)致充電電壓和充電電流不穩(wěn)定，甚至由此引起電池?fù)p耗過(guò)大、壽命變短等問(wèn)題，而且驅(qū)動(dòng)輸出部分由于負(fù)載變化，導(dǎo)致系統(tǒng)不能提供穩(wěn)定的電壓和電流，從而使系統(tǒng)不能正常工作。 我國(guó)的光伏發(fā)電起步較晚，起源于上世紀(jì) 70年代。 （ 2） Buck 電壓變換：效率對(duì)光伏系統(tǒng)的應(yīng)用是非常重要的，單從 DC 變換器的效率方面來(lái)看，各種電路中，單拓?fù)涫诫娐沸适亲罡叩?，?Buck 和 Boost；BuckBoost 結(jié)構(gòu)次之，橋式整流再次。 PIC16F716 單片機(jī)控制 光強(qiáng)采樣 充電控制和保護(hù) 太陽(yáng)能電壓輸入 鉛蓄電池 狀態(tài)指示 LED 驅(qū)動(dòng)電路 DCDC 變換 第三章 電源電路的研究與設(shè)計(jì) 5 第三章 電源電路的研究與設(shè)計(jì) 主電路的設(shè)計(jì) 太陽(yáng)能輸入具有電壓寬，電流小等特點(diǎn)，為了能保證輸入電壓和蓄電池充電電壓的匹配， DCDC 主電路采用 BUCK 電路實(shí) 現(xiàn)。為后接模塊提供穩(wěn)定的電壓和電流。主電路實(shí)現(xiàn)可變輸入電壓下的電壓變換，在輸 入電壓發(fā)生變化的情況下，反饋回路自動(dòng)校正輸出電壓 第三章 電源電路的研究與設(shè)計(jì) 9 圖 34 反饋系統(tǒng)電路 和電流，使電壓輸出穩(wěn)定在 18V，電流輸出穩(wěn)定在 2A，電路如圖 35。 基于 UC3906DW 搭建的充電電路，有三種工 作狀態(tài)，分別是大電流恒流充電、低電壓恒壓浮充和高電壓過(guò)充電。 圖 51 SA7527A 結(jié)構(gòu)圖 由于 SA7527A 芯