【導(dǎo)讀】在這個(gè)科技飛速發(fā)展的時(shí)代，能源是人類經(jīng)濟(jì)及文化活動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源。上的化石能源消費(fèi)總量總有一天將達(dá)到極限。開(kāi)發(fā)利用可再生能源和各種綠色能源以。實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是人類必須采取的措施。從能源供應(yīng)的諸多因素考慮，太陽(yáng)能無(wú)疑是。符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的理想的綠色能源。然而地下停車場(chǎng)的照明又給社會(huì)增添了新的?；長(zhǎng)ED燈具供電的方式提供供電電源。使用節(jié)能燈具減少了能源的浪費(fèi)，利。用太陽(yáng)能發(fā)電供電，減少了火力發(fā)電等造成的大氣污染的問(wèn)題。電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制電路的設(shè)計(jì)。及太陽(yáng)能電池板兩端的電壓，實(shí)現(xiàn)火電與太陽(yáng)能發(fā)電兩種供電方式的自動(dòng)切換。智能化的完成了以太陽(yáng)能發(fā)電、LED為燈具的照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。

　　

【正文】 夠安全可靠的起到作用，選擇 MOSFET 的電壓、電流額定值是至關(guān)重要的。一般的時(shí)候，在選取 MOSFET 的額定值時(shí)，都會(huì)比實(shí)際值稍大一些，以 便保證系統(tǒng)的可靠性。 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。 通常情況下， BUCK 變換器的效率根據(jù)取值為η =80%，則計(jì)算流過(guò)電感的電流 548 300%80 ????? oinoL UPII ? )(A 若此時(shí)電感上的紋波電流設(shè)定在 %10% ??? LL II )(A 則功率開(kāi)關(guān)管所要承受的電流峰值計(jì)算如下 ?????? LLP III )(A 因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用 IRF840：額定電壓 500V，額定電流 8A，通態(tài)電阻 . ②輸出濾波電路的設(shè)計(jì) 在 BUCK 轉(zhuǎn)換電路中，如何選擇好一個(gè)電感元件是很重要的，若是取值過(guò)大，平波效果較好，輸出電流紋波小，但系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢，同時(shí)增大電感體積，增加成本；若是取值過(guò)小，雖然系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快，但是流過(guò)電感的電流不連續(xù)，輸出電流的紋波很大。所以，必須選擇一個(gè)合適的電感。 由圖不難看出，通過(guò)電感的電流等于直流電流 IL0 與鋸齒波電流△ IL 之和。△ IL 一般是等于負(fù)載電流的 倍的紋波電流?？紤]到 BUCK 轉(zhuǎn)換器的特征，若電感恰好在臨界工作，則需滿足如下關(guān)系 02 LL II ?? T△ ITLI L0onIt 圖 45 電感電流波形 臨界電感就是此時(shí)電路的電感值，其值為 )1(2 2 DfPUL sooc ?? 式中， LC 為臨界電感量； UO 為輸出電壓； fs為開(kāi)關(guān)工作頻率； P0 為變換器輸出功率； D為開(kāi)關(guān)管占空比。 由于本系統(tǒng)的功率是 300W，為小功率范疇，經(jīng)過(guò) BUCK 電路后輸出的功率變?yōu)? WPP ino 240300%80 ???? ? 占空比為 ??? inOUUD 于是可得臨界電感值 mHDfPUL sooc )1(2 2 ??? 若要滿足連續(xù)工作的要求，條件為 02 LL II ?? 所以應(yīng)該讓該狀態(tài)下的電感值高于臨界狀態(tài)下的值，即 CIL? 。若還要同時(shí)滿足能正常在連續(xù)狀態(tài)下工作，一般取 CIL 2? ，于是便可選取電感值為 mHL ? . 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 就是我們常說(shuō)的 MOSFET 是 NMOS 和 PMOS。 該系統(tǒng)使用了 N 溝道的 MOS 管。該器件需要驅(qū)動(dòng)電路才能正常作用，本設(shè)計(jì)采用 HCNW3120 芯片實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)功能。由單片機(jī)控制 PWM 的輸出情況，通過(guò)該電路的放大功能，使 NMOS 正常工作。 1234 5678H C N W 3120P W M+ 5VGS 圖 46 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路 切換電路設(shè)計(jì) 由于太陽(yáng)能電池只能在白天進(jìn)行發(fā)電，無(wú)法滿足在夜間為負(fù)載（ LED 燈具）供電，或是不能夠在一些惡劣環(huán)境條件下作為供電源頭。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(guò)單片機(jī)的控制，控制切換電路自動(dòng)實(shí)現(xiàn)供電電源的轉(zhuǎn)換。本設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換電路原理圖如圖 47 繼電器繼電器L E D 燈光伏發(fā)電放電電路市電線路P2.1P 2 .0 圖 47 切換電路 采樣電路設(shè)計(jì) 由于 AD 轉(zhuǎn)換器測(cè)量最大設(shè)定范圍為 5 V，因此要把蓄電池電壓成比例的縮小在 5V內(nèi)，才能利用 AD轉(zhuǎn)換功能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后再接入單片機(jī)，該系統(tǒng)電壓采樣電路由 50K、10K 的精密電阻構(gòu)成，電路圖如圖 48 所示。 50K10KA /D 采集電壓 圖 48 采樣電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 AT89S51 單片機(jī)不能直接接收模擬信號(hào)，內(nèi)部也沒(méi)有 AD轉(zhuǎn)換模塊，因此，采集獲取的電壓需要通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換方可送入單片機(jī)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了 8 位串行 A/D 轉(zhuǎn)換芯片ADC0809。將采樣得到的信號(hào)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。 ADC0809 應(yīng)用說(shuō)明 （ 1） ADC0809 內(nèi)部?jī)?nèi)置輸出鎖存器，能和 AT89S51 單片機(jī)直接連接。 （ 2）初始化時(shí)，將 ST 和 OE 端口信號(hào)設(shè)置為低電平。 （ 3） A， B， C 端口的設(shè)置情況決定轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址。 （ 4）在 ST 端給出一個(gè)至少有 100ns 寬的正脈沖信號(hào)。 （ 5）轉(zhuǎn)換完畢與否取決于 EOC 的信號(hào)情況。 （ 6）當(dāng) EOC轉(zhuǎn)換成高電平時(shí)，這時(shí)將 OE設(shè)置成相同電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就會(huì)給單片機(jī)。 AD轉(zhuǎn)換電路由 AD 轉(zhuǎn)換器 AD0809，頻率發(fā)生器 SUN7474 構(gòu)成。 AD0809 的工作頻率范圍為 10KHZ1280KHZ， AT89S51 的輸出頻率大小為 2MHZ，無(wú)法滿足為 AD0809 的提供工作時(shí)鐘的要求。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了由 AT89S1 和 SUN7474 連接為AD0809 提供工作時(shí)鐘。在頻率為 500KHZ 的時(shí)候， AD 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度為 。 C D 11D12C L K 13S D 14Q15Q16G N D7Q28Q29S D 210D212C D 213V C C14C L K 211U8S U N 7 4 7 4C L KV C CV C CV C CV C CV C CA L E 圖 49 頻率發(fā)生器 SUN7474 電路 AD0809 采用脈沖啟動(dòng)方式啟動(dòng)，啟動(dòng)端口 START 開(kāi)啟后轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換才開(kāi)始，端口EOC 的信號(hào)在 START 的下降沿 后變?yōu)榈碗娖?。這就需要查詢程序等 EOC 變?yōu)榈碗娖胶笤匍_(kāi)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。程序設(shè)計(jì)時(shí)可通過(guò)改變 EOC 信號(hào)來(lái)決定單片機(jī)是否讀入已轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，抑或是在開(kāi)啟AD0809 后，設(shè)定適當(dāng)?shù)难訒r(shí)，單片機(jī)方可讀入被 AD 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。 IN 31IN 42IN 53IN 64IN 75S T A R T6E O C7D38OE9C L O C K10V C C11V re f (+ )12G N D13D114D215V re f ()16D o (L S B )17D418D519D620D 7 (M S B )21A L E22A D D C23A D D 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(dòng)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(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器。二極管的作用是防止三極管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，繼電器產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)致三極管 eb擊穿。 9 0 1 2K1I N 4 1 4 8R+ 1 2 VP 2 .4 圖 411 繼電器驅(qū)動(dòng)電路 5 結(jié)論 據(jù)可靠人士透露，未來(lái)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(lái)會(huì)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(huì)超過(guò)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(huì)在 1/2 以上，光伏發(fā)電未來(lái)會(huì)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(huì)在 4/5以上，光伏發(fā)電未來(lái)會(huì)超過(guò)發(fā)電總量的 3/5。從種種數(shù)字可以看出，光伏發(fā)電市場(chǎng)的發(fā)展前景以及它在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位 [4]。 按照規(guī)劃要求，到二十一世紀(jì)二十年代，中國(guó)會(huì)全力爭(zhēng)取使光 伏發(fā)電總量達(dá)到 180萬(wàn)千瓦，到二十世紀(jì)中葉增至 6萬(wàn)萬(wàn)千瓦。預(yù)計(jì)，到二十世紀(jì)中葉， 可再生能源 裝機(jī)容量將占國(guó)內(nèi)總量的 1/4，其中太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)未來(lái)會(huì)達(dá)到 。未來(lái) 10 幾年，中國(guó)太陽(yáng)能電力總裝機(jī)量的總體增長(zhǎng)率未來(lái)會(huì)超過(guò) 1/4。 參考文獻(xiàn) [1]張耀明 .《人類理想能源太陽(yáng)能發(fā)電》 [J].北京：中國(guó)建設(shè)動(dòng)態(tài)：陽(yáng)光能源， 2020. 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