【導(dǎo)讀】需要尋找一種新型的清潔的能源以代替由煤炭，石油，天然氣組成的傳統(tǒng)能源。持續(xù)發(fā)展是有很深遠(yuǎn)的意義的。太陽(yáng)能是太陽(yáng)內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的能量。地球軌道上的平均太陽(yáng)輻射。量?jī)H為其總輻射能量的22億分之一，但已高達(dá)173,000TW，也就是說(shuō)。太陽(yáng)每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬(wàn)噸煤。它資源豐富，既可免費(fèi)使用，又無(wú)需運(yùn)輸，對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染。但太陽(yáng)能也有兩個(gè)主要。這兩大缺點(diǎn)大大限制了太陽(yáng)能的有效利用。溫時(shí)聚變釋放的巨大能量，人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來(lái)自太陽(yáng)。全世界對(duì)能源的消耗在1970年約為83億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，而在1995年，這種消耗。它不僅可以解決能源枯竭的問(wèn)題，也不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體，對(duì)環(huán)境零污染。目前，中國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)規(guī)模。太陽(yáng)能供電進(jìn)入家庭是一種趨勢(shì)。目前，太陽(yáng)能家用供電不能普及的原因除造價(jià)高外，這次會(huì)議之后，世界各國(guó)。而又不危及后代人前途的社會(huì)。能源建設(shè)應(yīng)該遵循的原則。隨著能源形式的變化，常規(guī)能源的貯量日益下

　　

【正文】 ，電壓輸入型，與 P1 端口 復(fù)用，速度均可達(dá)到 100KHz(10 萬(wàn)次 /秒 )。 A/D 轉(zhuǎn)換通道的輸入信號(hào)范圍在 0~5V，而檢測(cè)的蓄電池電壓在 42V~55V，因此將檢測(cè)到的蓄電池電壓通過(guò)分壓電路轉(zhuǎn)換后再輸入 A/D 口進(jìn)行轉(zhuǎn)換。上電復(fù)位后 P1 口為弱上拉型 I/O 口，因此，先將 P1 口中作為 A/D 使用的口設(shè)置為開(kāi)漏模式，本設(shè)計(jì)將 作為 A/D 口，即對(duì) P1M0 和 P1M1 寄存器中 .2 的位置“ 1”，其中 P1M0 和 P1M1 地址： 91h、 92h。 其次設(shè)置 A/D 轉(zhuǎn)換控制特殊功能寄存器 ADC_CONTR。 ADC_CONTR 寄存器的地址為 C5H，啟動(dòng) AD 轉(zhuǎn)換前一定要確認(rèn) AD 電源已打開(kāi)， AD 轉(zhuǎn)換結(jié)束后關(guān)閉 AD 電源可降低功。 表 7 模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度控制位的控制模式 29 SPEED1 SPEED0 A/D 轉(zhuǎn)換所需時(shí)間 1 1 270個(gè)時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換一次 1 0 540個(gè)時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換一次 0 1 810個(gè)時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換一次 0 0 1080個(gè)時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換一次 最后還要設(shè)置 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果特殊功能寄存器 ADC_DATA/ADC_LOW2，寄存器的地址為分別為 C6H 和 BEH，其中 ADC_DATA 寄存器全部 8 位有效，存 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果的高 8位； ADC_LOW2 寄存器只有低 2 位有效，存 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果的低 2 位。 A/D 子程序流程如圖所示： 入 口設(shè) 置 I / O 凱 漏選 擇 轉(zhuǎn) 換 通 道開(kāi) 啟 轉(zhuǎn) 換轉(zhuǎn) 換 完 成 否讀 取 結(jié) 果返 回是否 圖 49 A/D 子程序流程圖 其中，要注意幾點(diǎn)：初次打開(kāi)內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換模擬電源，需適當(dāng)延時(shí)，等內(nèi)部模擬電源穩(wěn)定后，再 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換；啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換后，在 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束之前，不改變?nèi)魏?I/O 口的狀態(tài)，有利于高精度 A/D 轉(zhuǎn)換；不管是 A/D 轉(zhuǎn)換完成后由該位申請(qǐng)產(chǎn)生中斷，還是由軟件查詢?cè)摌?biāo)志 30 位 A/D 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換完成后， ADC_FLAG=1，一定要軟件清 0。 3 數(shù)據(jù)判據(jù)處理模塊 表 8 通過(guò)蓄電池控制分析可以得出結(jié)論 蓄電池的電壓 結(jié)論 備注 0V 斷開(kāi) 42V 欠壓 蓄電池與太陽(yáng)能板直接并聯(lián)，二者電壓是一致的 42V ~55V 正常 55V 過(guò)壓 蓄電池端電壓經(jīng)過(guò)電阻分壓（分壓比為 1： 12）后得到 0~5V 范圍的直流電壓后供 STC12C5410AD 進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換。根據(jù) ADC 的工作原理，不同的輸入電壓對(duì)應(yīng)不同的數(shù)字量，再將轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量送 CPU 處理?？?慮到電路中可能存在干擾因素，誤差允許范圍在 1%內(nèi)。模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換結(jié)果計(jì)算公式如下： (ADC DATA[7:0],ADC LOW2[1:0])= VccVin?1024 （ ） 其中 Vin 為模擬輸入通道輸入電壓， Vcc 為單片機(jī)實(shí)際工作電壓，用單片機(jī)工作電壓作為模擬參考電壓。對(duì)上述表格幾個(gè)數(shù)據(jù)整理得下表： 表 9 數(shù)據(jù)整理 蓄電池電壓 分壓值 N 值 數(shù)字量 ADC_DATA ADC_LOW2 結(jié)論 0V 0V 0 0000000000B 00H 00H 開(kāi)路 42V 717 1011001100B B3H 00H 欠壓臨界點(diǎn) 48V 820 1100110011B CCH 02H 正常工作基準(zhǔn)點(diǎn) 55V 939 1110101010B EAH 02H 過(guò)壓臨界點(diǎn) 在開(kāi)機(jī)初始化時(shí)， CPU 先將以上幾個(gè)特殊電壓值所對(duì)應(yīng)二進(jìn)制數(shù)存入存儲(chǔ)單元，作為各種判據(jù)的基準(zhǔn)。初始化后，單片機(jī)將采集來(lái)的數(shù)據(jù)與存在里面的常數(shù)進(jìn)行比較，并對(duì)比較結(jié)果進(jìn)行處理。在誤差允許范圍內(nèi)，如果 AD 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)等于 00H，則可判斷電路處于開(kāi)路狀態(tài)，單片機(jī)產(chǎn)生出一個(gè)開(kāi)路狀態(tài)標(biāo)志，紅燈指示報(bào)警；如果 AD 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)≤ B3H，說(shuō)明檢測(cè)到蓄電池的端電壓≤ 42V，則可判斷蓄電池處于欠壓狀態(tài)，單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)欠壓標(biāo)志，紅燈指示報(bào)警；如果 AD 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)≥ EAH，說(shuō)明檢測(cè)到蓄電池的端電壓≥ 55V，則可判斷蓄電池處于過(guò)壓狀態(tài)，單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)過(guò)壓標(biāo)志，黃燈指示報(bào)警；如果 AD 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)據(jù)在B3H~EAH 之間，說(shuō)明蓄電池 42~55V 之間，則可判斷蓄電池處于正常工作狀態(tài)，綠燈指示正常工作。子程序流程 [48]如圖所示： 31 入 口數(shù) 據(jù) 緩 沖 器 取 數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù) 在 0 0 H E A H正 常 工 作正 常 工 作 標(biāo) 志欠 壓數(shù) 據(jù) 在 0 0 H B 3 H欠 壓 標(biāo) 志欠 壓 報(bào) 警 標(biāo) 志數(shù) 據(jù) 大 于 E A H過(guò) 壓過(guò) 壓 標(biāo) 志過(guò) 壓 報(bào) 警 標(biāo) 志返 回 圖 410 數(shù)據(jù)判據(jù)處理子程序流程圖 4 PWM 信號(hào)模塊 電路通過(guò)控制 PWM_1 和 PWM_2 信號(hào)，使 VT1 和 VT2 交替開(kāi)啟和關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn) DC/AC 逆變。 PWM 信號(hào)是通過(guò) STC12C5410AD 的定時(shí)器中斷 T0產(chǎn)生。當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)陰雨天氣或者夜間蓄電池供電不足需要市電備用時(shí)，關(guān)閉 PWM 信號(hào)輸出，停止 DC/AC 逆變。 PWM 信號(hào)輸出的子程序流程如圖所示。 入 口開(kāi) 啟 中 斷 T 0是 否 欠 壓 狀 態(tài)開(kāi) 啟 P W M 輸 出返 回關(guān) 閉 P W M 輸 出是否 32 圖 411 PWM 輸出子程序流程 5 異常情況處理模塊 異常情況時(shí) 是 指蓄電池端電壓在白天出現(xiàn)的過(guò)壓或欠壓和夜間出現(xiàn)的欠壓狀態(tài)。 白天異常情況包括太陽(yáng)光太強(qiáng)烈造成的蓄電池過(guò) 電 壓情況和連續(xù)陰雨天 氣所 造成的蓄電池欠壓情況。白天出現(xiàn)過(guò) 電 壓情況時(shí)：當(dāng)蓄電池端電壓出現(xiàn)過(guò)壓時(shí)，說(shuō)明蓄電池電已充滿，此時(shí)無(wú)需給蓄電池充電。當(dāng)采樣到電壓處于過(guò) 電 壓狀態(tài)，則產(chǎn)生一個(gè)“過(guò)壓”標(biāo)志，就斷開(kāi)電池板與蓄電池的繼電器，聲光報(bào)警。白天出現(xiàn)欠壓情況時(shí)：當(dāng)蓄電池端電壓出現(xiàn)欠壓狀態(tài)時(shí)，說(shuō)明天氣可能是陰雨天（不考慮出現(xiàn)物體遮住光伏電池板）。當(dāng)采樣到電壓處于過(guò) 電 壓狀態(tài)，則產(chǎn)生一個(gè)“欠壓”標(biāo)志，聲光報(bào)警，開(kāi)啟市電備用。 其異常情況處理子程序流程圖如圖 412 所示。 夜間異常情況主要是出現(xiàn)欠壓狀態(tài)，當(dāng)采樣到電壓處于欠壓狀態(tài)，則產(chǎn)生一個(gè)“欠壓”標(biāo)志，聲光報(bào)警，開(kāi)啟市電備用。如出現(xiàn)其它情況，說(shuō)明電路出現(xiàn)故障。異常情況處理子程序流程圖如圖 413 所示。 33 入 口 入 口是 否 正 常 工 作 標(biāo) 志 是 否 正 常 工 作 標(biāo) 志是 否 欠 壓 標(biāo) 志 是 否 欠 壓 標(biāo) 志K A : O F FK B : O F FK C : O NK A : O F FK B : O F FK C : O F F綠 燈 ： 滅紅 燈 ： 亮黃 燈 ： 滅綠 燈 ： 滅紅 燈 ： 亮黃 燈 ： 亮K A : O F FK B : O NK C : O F F綠 燈 ： 滅紅 燈 ： 滅黃 燈 ： 亮K A : O F FK B : O F FK C : O N綠 燈 ： 滅紅 燈 ： 亮黃 燈 ： 滅聲 音 報(bào) 警返 回聲 音 報(bào) 警故 障 處 理聲 音 報(bào) 警返 回過(guò) 壓 標(biāo) 志否 否是是 圖 412 白天異常情況處理流程圖 圖 413 夜間異常情況處理流程圖 5 結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)以太陽(yáng)能家用供電系統(tǒng)為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了一種太陽(yáng)能家用供電系統(tǒng)控制器，此控制器具有自動(dòng)穩(wěn)壓調(diào)壓功 能；電路故障自動(dòng)報(bào)警；市電備用，以保證設(shè)備不斷電；還具有過(guò)壓、欠壓保護(hù)等功能。本設(shè)計(jì)先 是 對(duì)太陽(yáng)能電池板、蓄電池、 DC/DC 變換器、 DC/AC逆變器等太陽(yáng)能家用供電系統(tǒng)組件進(jìn)行分析，通過(guò)方案比較設(shè)計(jì)太陽(yáng)能家用供電系統(tǒng)控制器，基本實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。本設(shè)計(jì)取得了一些進(jìn)展，市電備用切換、過(guò)壓欠壓保護(hù)、聲光報(bào)警功能，同時(shí)還產(chǎn)生兩路 50Hz 的方波作為 DC/AC 逆變器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，運(yùn)行可靠。但也存在一些問(wèn)題，如電路電源工作穩(wěn)定性還未達(dá)到預(yù)期目的，所以提高系統(tǒng)的效率和可靠性，改善控制效果是下一步研究的內(nèi)容。此外還可以進(jìn)一 步深入研究，如：輸出正弦波電壓、供 LED 照明、負(fù)載保護(hù)、輸出顯示等其他控制功能的實(shí)現(xiàn)，并往與市電并網(wǎng)方向發(fā)展。 34 參考文獻(xiàn) [1] 蘇亞新 新能源與可再生能源概論 化學(xué)工業(yè)出版社 [2] 王俊鳴 美國(guó)：三箭齊發(fā)發(fā)展可再生能源，浙江能源 2021 [3] 馮垛生 太陽(yáng)能發(fā)電原理與應(yīng)用 人民郵電出版社 [4] 吳國(guó)楚 . 光伏電站中蓄電池的作用及選型 [J].青?？萍?. 2021 年第 4 期 [5] 朱小同 . 蓄電池快速充電的原理與實(shí)踐 [M]. 1996 年 09 月第 1 版 [6] 陳維等 . 光伏發(fā)電系統(tǒng)中逆變技術(shù)應(yīng)用及展望 [J].電力電子技術(shù) ,2021 .08 [7] 李安定 . 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程 [M].北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社 , 2021. [8] 車孝軒 太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)概論 武漢大學(xué)出版社 [9] 林忠岳 現(xiàn)代電力電子應(yīng)用技術(shù) [M]. 北京 :科學(xué)出版社 2021 [10] 沈輝 ,曾祖勤 .太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù) [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 , [11] 趙宏娟 光伏發(fā)電系統(tǒng)中逆變電源的原 理與實(shí)現(xiàn) [J].科技論壇 .2021 年第 7 期 [12] 李春鵬 太陽(yáng)能光伏發(fā)電綜述 [J].電工材料 ,2021,3 [13] MA Sheng hong, LU Hu yu. Solar photovoltaic technology( 1)— photovoltaic electricity generation and photovoltaic generating system[ J] . Popular Utilization of Electricity, 2021 [14] ZHANG Gan zhou. Introduction of photovoltaics in USA [ J] .International Electric Power for China, 2021, [15] [16] [17] Esram T, Kimball J W, Krein P T, et al. Dynamic maximum power point tracking of photovoltaic arrays using ripple correlation control[J]. IEEE Trans. Power Electronics, 2021 [18] 張蔚宏 .張永忠 .獨(dú)立光伏電站鉛酸蓄電池容量恢復(fù)的措施 [J].光伏與工程 .:3638 35 致謝 本文的研究工作是在我的導(dǎo)師片兆宇 副 教授的精心指導(dǎo)下和悉心關(guān)懷下完成的。從論文選題、查閱文獻(xiàn)資料、撰寫文章，到最后定稿，無(wú)一不傾注著導(dǎo)師的大量心血 和汗水。導(dǎo)師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、敏銳的思維、銳意進(jìn)取的創(chuàng)新品質(zhì)、執(zhí)著的敬業(yè)精神以及誨人不倦的育人風(fēng)格，使學(xué)生受益非淺。兩年多的研究生學(xué)習(xí)生活中，導(dǎo)師還竭盡所能為我的論文完成提供便利條件，這是我的論文能按時(shí)完成的有利保證。謹(jǐn)在此表達(dá)我深深的謝意！ 能成為一名合格的大學(xué)生，我要感謝所有曾經(jīng)幫助過(guò)我的老師與同學(xué)們，是你們的幫助，才有今天的我。同時(shí)，更要感謝長(zhǎng)春工程學(xué)院給我這樣一個(gè)平臺(tái)來(lái)完善自己，強(qiáng)化自己，使自己成為一名能為社會(huì)作出貢獻(xiàn)的青年。 我要深深感謝二十幾年來(lái)，我的父親母親在學(xué)業(yè)上對(duì)我無(wú)盡的鼓勵(lì)、鞭 策和支持，使我能順利完成學(xué)業(yè)！ 最后，謹(jǐn)向參加本論文評(píng)閱和答辯的各位專家、學(xué)者致以最誠(chéng)摯的謝意！