【正文】 。 可以確定精確測量的定時器間隔時間實驗中的間隔時間取5min. 但時間設(shè)定需視蓄電池種類和 容量的不同而定。若已充滿, 到設(shè)定時間后,重新啟動定時并自動切換開關(guān),使模塊B的充電回路斷開而對模塊A進行涓流充電,靜 置一段時間后,再對模塊B重復(fù)以上對模塊A的操作,如此不斷循環(huán). 這種電路雖會造成蓄電池總?cè)萘康脑黾? 但它能較準(zhǔn)確地判斷蓄電池的充電情況,減小了蓄電池老 化損壞的可能性,使光伏系統(tǒng)的壽命得到延長。當(dāng)VD15V時,停止充電. 門限電壓可設(shè)定文中所用8V與15V為經(jīng)驗所得值. 此電路結(jié)構(gòu)簡單,成本低,且易于維護, 電,造成了能源的極大浪費,使得本來效率就不高的光伏系統(tǒng)性價比更低. 隨著集成電路的廣泛使用,如今市場上的光伏產(chǎn)品中普遍采取基于專業(yè)芯片的檢測電路,而主控電 路采用ΔV型,電壓隨充電時間的增長而上升,但充 ,利用該特性監(jiān)測電池電壓出現(xiàn)峰值之后的微量下降,以控制 充電結(jié)束,達(dá)到自動充電的目的,這也稱為—ΔV法. 它能有效地防止蓄電池的過充與過放,并能實現(xiàn)涓流充電,有利于光伏系統(tǒng)效率的提高, 是當(dāng)前運用最為廣泛的蓄電池檢測電路. 3 離線式檢測方案 蓄電池的電壓受很多因素的影響,例如溫度,濕度等,特別是在充電過程中,蓄電池的端電壓并不 能很好地反映其容量. 上述在線式檢測方案中蓄電池都與太陽電池直接相連,其端電壓受太陽電池端電 壓制約,由于太陽電池板 和蓄電池的端電壓均受溫度影響嚴(yán)重, 太陽能板端電壓隨溫度升高而降低, 而蓄電池端電壓則剛好相反, 容易出現(xiàn)蓄電池容量未滿卻已不能充入的現(xiàn)象常稱之為虛滿.這在很大程度上影響了蓄電池容 量檢測的準(zhǔn)確性,進而阻礙了整個系統(tǒng)的正常工作,造成能源的極大浪費. 針對這一問題,我們在這里提出一種新穎的蓄電池容量檢測方案——離線式檢測. 雖然蓄電池的電壓在充電過程中其端電壓并不能很好地反映其容量,但在斷開充電回路一段時間 后,其端壓會自動下降, 蓄電池端壓的這一特性,設(shè)計一個太陽電池對多個蓄電池模塊輪換進行充電,每個蓄電池的端壓在充電 電路斷開后都有足夠的時間恢復(fù)正常,。它包含一個接線盒和1只或2只旁通二極管。為了防止太陽能電池由于熱班效應(yīng)而被破壞，需要在太陽能電池組件的正負(fù)極間并聯(lián)一個旁通二極管，以避免光照組件所產(chǎn)生的能量被遮蔽的組件所消耗。這種效應(yīng)對太陽能電池會造成很嚴(yán)重地破壞作用。在戶外測量的誤差很容易達(dá)到10％或更大。在很多情況下，組件的峰值功率通常用太陽模擬儀測定并和國際認(rèn)證機構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化的太陽能電池進行比較。所以，太陽直射的夏天，盡管太陽輻射量比較大，如果通風(fēng)不好，導(dǎo)致太陽電池溫升過高，也可能不會輸出很大功率。也就是說，如果太陽能電池溫度每升高1176。C每片電池的電壓減少5mV，相當(dāng)于在最大功率點的典型溫度系數(shù)為－%/176。在組件的輸出功率達(dá)到最大點，稱為最大功率點；該點所對應(yīng)的電壓，稱為最大功率點電壓Vm（又稱為最大工作電壓）；該點所對應(yīng)的電流，稱為最大功率點電流Im（又稱為最大工作電流）；該點的功率，稱為最大功率Pm。I: 電流 Isc: 短路電流 Im: 最大工作電流 V: 電壓 Voc: 開路電壓 Vm: 最大工作電壓圖3 太陽能電池的電流－電壓特性曲線當(dāng)太陽能電池組件的電壓上升時，例如通過增加負(fù)載的電阻值或組件的電壓從零（短路條件下）開始增加時，組件的輸出功率亦從0開始增加；當(dāng)電壓達(dá)到一定值時，功率可達(dá)到最大，這時當(dāng)阻值繼續(xù)增加時，功率將躍過最大點，并逐漸減少至零，即電壓達(dá)到開路電壓Voc。太陽能電池組件的輸出功率等于流經(jīng)該組件的電流與電壓的乘積，即P＝V180。Ⅴ－Ⅰ特性曲線顯示了通過太陽能電池組件傳送的電流Im與電壓Vm在特定的太陽輻照度下的關(guān)系。組件的電氣特性主要是指電流－電壓輸出特性，也稱為Ⅴ－Ⅰ特性曲線，如圖3所示。太陽能電池也是被鑲嵌在一層聚合物中。這種組件的前面是玻璃板，背面是一層合金薄片。太陽能電池的可靠性在很大程度上取決于其防腐、防風(fēng)、防雹、防雨等的能力。通過導(dǎo)線連接的太陽能電池被密封成的物理單元被稱為太陽能電池組件，具有一定的防腐、防風(fēng)、防雹、防雨等的能力，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域和系統(tǒng)。太陽能電池組件包含一定數(shù)量的太陽能電池，這些太陽能電池通過導(dǎo)線連接。一般產(chǎn)品化單晶硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率為 13――15 % 產(chǎn)品化多晶硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率為 11――13 % 產(chǎn)品化非晶硅太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率為 5――8 %（3）太陽能電池組件，遠(yuǎn)低于實際應(yīng)用所需要的電壓。多晶硅太陽能電池用鑄造的方法生產(chǎn)，所以它的成本比單晶硅太陽能電池低。對于單晶硅太陽能電池，由于所使用的單晶硅材料與半導(dǎo)體工業(yè)所使用的材料具有相同的品質(zhì)，使單晶硅的使用成本比較昂貴。光子的能量由波長決定，低于基能能量的光子不能產(chǎn)生自由電子，一個高于基能能量的光子將僅產(chǎn)生一個自由電子，多余的能量將使電池發(fā)熱，伴隨電能損失的影響將使太陽能電池的效率下降。這就是“光生伏打效應(yīng)”。太陽能電池的頂部被一層抗反射膜所覆蓋，以便減少太陽能的反射損失。硅片本身是P型硅，表面擴散層是N區(qū)，在這兩個區(qū)的連接處就是所謂的PN結(jié)。（1）硅太陽能電池單體常用的太陽能電池主要是硅太陽能電池。將太陽能電池單體進行串并聯(lián)封裝后，就成為太陽能電池組件，其功率一般為幾瓦至幾十瓦，是可以單獨作為電源使用的最小單元。該設(shè)計的系統(tǒng)總體框圖如下圖1所示：圖1 系統(tǒng)總體框圖 PV板特性與等效電路太陽能電池單體是光電轉(zhuǎn)換的最小單元，尺寸一般為4cm2到100cm2不等。2 系統(tǒng)總體設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計主要分為兩部分：硬件電路及軟件程序。本次設(shè)計采用STC89C52單片機實現(xiàn)太陽能電池板對蓄電池的充放電控制，用到了上海如韻電子設(shè)計的一款針對鉛酸電池的光伏充放電控制芯片CN3717，模塊化的芯片設(shè)計不僅簡化了開發(fā)的復(fù)雜程度，而且使得功能實現(xiàn)更加穩(wěn)定。恒壓充電階段則保持充電電壓14．8V不變，當(dāng)充電電流下降到恒流充電狀態(tài)下電流的1／lO時終止恒壓充電。恒流充電階段為大電流恒流充電，電流值I因蓄電池容量而異，一般為I=0．1C(C為蓄電池組的容量)。控制器是太陽能路燈照明系統(tǒng) 的核心部件，其功能的好壞直接影響著太陽能路燈的使用壽命。本文從研究PV陣列在不同狀態(tài)下的發(fā)電功率入手，結(jié)合鉛酸蓄電池本身的充放電原理，意在使PV陣列最大效率轉(zhuǎn)化太陽能、使蓄電池安全合理地充放電、使負(fù)載穩(wěn)定可靠地工作。另外，小型的離網(wǎng)系統(tǒng)由于其具有簡單靈活的特點，在未來也必定會成為光伏發(fā)電舉足輕重的一個領(lǐng)域，所以研究離網(wǎng)型的太陽能充放電系統(tǒng)也很有必要?；趩纹瑱C的太陽能控制器設(shè)計 第 31 頁 共 32 頁基于單片機的太陽能控制器設(shè)計作者：朱慶豐 指導(dǎo)教師：馬德貴（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 09電氣工程及其自動化專業(yè) 合肥 230036）摘要：傳統(tǒng)能源消耗殆盡，低碳的生活模式深入人心，開發(fā)新能源迫在眉睫，太陽能的研究與使用的重要性不說自明。世界各地大型光伏電站的投建，為人類提供了一種新的能源解決方案。本文設(shè)計的是基于單片機的光伏蓄電池的充放電控制器，單片機采用STC89C52，蓄電池采用鉛酸蓄電池。關(guān)鍵詞：STC89C52；CN3717；鉛酸蓄電池；充放電；1 引言隨著地球資源的日益貧乏，太陽能作為一種“取之不盡，用之不竭”的安全、潔凈的新能源，正被廣泛地應(yīng)用。為適應(yīng)不同場合和各種負(fù)載的應(yīng)用需要，本設(shè)計利用STC89C52單片機A／D采樣獲得數(shù)據(jù)對蓄電池充電過程進行監(jiān)控，由單片機內(nèi)部的PWM輸出控制恒流、恒壓和浮充三段式充電，并通過發(fā)光二極管顯示各狀態(tài)。在恒流充電狀態(tài)下，不斷檢測電池端電壓，當(dāng)電池電壓達(dá)到飽和電壓時，恒流充電狀態(tài)終止。電池處于浮充電階段時電壓始終保持在10．8V，主要用于補充蓄電池自放電消耗的能量，浮充的開始標(biāo)志著恒壓充電狀態(tài)的結(jié)束。本次設(shè)計所要解決的問題主要是離網(wǎng)型光伏發(fā)電過程中蓄電池的充放電的控制問題，對于提高光伏發(fā)電利用率和蓄電池的保護起到重要作用，從而在某種意義上對推廣新能源起到積極的推動作用，幫助人類更有效地利用清潔能源和早日擺脫能源危機。而硬件電路又可分為PV陣列電氣連接部分，單片機的外圍電路，CN3717的典型應(yīng)用電路圖。, 工作電流約為20－25mA/cm2, 一般不能單獨作為電源使用。太陽能電池組件再經(jīng)過串并聯(lián)組合安裝在支架上，就構(gòu)成了太陽能電池方陣，可以滿足負(fù)載所要求的輸出功率 (見圖2)。晶體硅太陽能電池由一個晶體硅片組成，在晶體硅片的上表面緊密排列著金屬柵線，下表面是金屬層。PN結(jié)形成一個電場。太陽能電池的工作原理如下：光是由光子組成，而光子是包含有一定能量的微粒，能量的大小由光的波長決定，光被晶體硅吸收后，在PN結(jié)中產(chǎn)生一對對正負(fù)電荷，由于在PN結(jié)區(qū)域的正負(fù)電荷被分離，因而可以產(chǎn)生一個外電流場，電流從晶體硅片電池的底端經(jīng)過負(fù)載流至電池的頂端。圖2 太陽能電池單體、組件和方陣將一個負(fù)載連接在太陽能電池的上下兩表面間時，將有電流流過該負(fù)載，于是太陽能電池就產(chǎn)生了電流；太陽能電池吸收的光子越多，產(chǎn)生的電流也就越大。（2）硅太陽能電池種類目前世界上有3種已經(jīng)商品化的硅太陽能電池：單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池。多晶硅太陽能電池的晶體方向的無規(guī)則性，意味著正負(fù)電荷對并不能全部被PN結(jié)電場所分離，因為電荷對在晶體與晶體之間的邊界上可能由于晶體的不規(guī)則而損失，所以多晶硅太陽能電池的效率一般要比單晶硅太陽能電池低。非晶硅太陽能電池屬于薄膜電池，造價低廉，但光電轉(zhuǎn)換效率比較低，穩(wěn)定性也不如晶體硅太陽能電池，目前多數(shù)用于弱光性電源，如手表、計算器等。為了滿足實際應(yīng)用的需要，需把太陽能電池連接成組件。一個組件上，太陽能電池的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量是36片（10cm10cm），這意味著一個太陽能電池組件大約能產(chǎn)