【正文】 ??? )(W 其中， P0 代表光伏電池方陣的額定功率。 以天津為例， 本系統(tǒng)設(shè)計太陽能電池功率計算過程如下： 串聯(lián)數(shù) )(/)(/ ????????? DCCDfDCRs UUUUUUN 8 0 0 0 0/7 7 2 1 1 ??????? ZOPOCP CHKIQ 9 0 0152412/ ?????? NKQB Lcb )(Ah 并聯(lián)數(shù) 502412/25/ ????? hVWNVPQ LL )(Ah 15)305 0 2 9/()50309 0 0()/()( ??????? WPLWcbP NNBN 15138 ?????? PSo NNPP )(W 根據(jù)計算結(jié)果該地區(qū)太陽能電池方陣功率為 570W。 蓄電池的選擇 蓄電池作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的儲能設(shè)備，光伏電池將轉(zhuǎn)換成的電能先通過化學(xué)能的形式儲存在其中，當(dāng)帶負(fù)載為其供電時，它會把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能為負(fù)載供電。蓄電池的最大優(yōu)勢是能夠重復(fù)利用，既經(jīng)濟(jì)又實用，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。蓄 電池的特征直接影 響太陽能發(fā)電系統(tǒng)的工作效率、可靠性和成本。 只有裝備蓄電池的太陽能光伏發(fā)電照明系統(tǒng)才能正常工作，主要原因為： （ 1）太陽能電池轉(zhuǎn)換的電能無法直接滿足夜晚的照明要求，而且還要應(yīng)對當(dāng)?shù)剡B續(xù)幾個陰天等特殊條件下的照明需要。因此，必須將太陽能電池轉(zhuǎn)換的電能儲存起來才能在夜晚為負(fù)載供電。 （ 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。 和太陽能電池方陣組合的蓄電池一般工作在浮充下，蓄電池的端電壓隨著光伏組件的光電轉(zhuǎn)換效率以及負(fù)載用電量的變化而變化。因此要求蓄電池儲 存的電能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于用電負(fù)載所需的電能。不同環(huán)境下的蓄電池提供的電能各不相同。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。 此外，太陽能蓄電池應(yīng)該適用于不同的環(huán)境要求，如高溫，高海拔，低溫等不同環(huán)境下都能正常使用 。 蓄電池的選用 可以與光伏電池組件匹配使用的蓄電池有很多種類，但現(xiàn)在尤其以有鉛酸免維護(hù)蓄電池、普通鉛酸蓄電池、和堿性鎳蓄電池三種應(yīng)用最為廣泛。由于鉛酸免維護(hù)蓄電池可以不用維護(hù)并且基本上不會對環(huán)境造成污染的特點(diǎn)，越來越多的性能可靠的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，尤其是無人管理的工作站采用它。也正因為如此，目前其在國內(nèi)得到廣泛使用 。然而由于普通鉛酸蓄電池需要很好的管理，而且容易對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，因此，其在要求維護(hù)能力低和一般環(huán)境下才會得到使用。雖然堿性鎳蓄電池具有良好的低溫、過沖、過放特性，但因為其過高的價格， 僅在一些特殊環(huán)境下使用。 綜合以上各蓄電池的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，本設(shè)計選用鉛酸免維護(hù)蓄電池作為系統(tǒng)的儲能元件。 蓄電池組容量的計算 是否能連續(xù)供電，蓄電池的儲能作用極為關(guān)鍵。在不同的時間內(nèi)，光伏方陣發(fā)電量有很大差別，方陣的發(fā)電量不能滿足用電需要的時候，蓄電池釋放電能以便及時補(bǔ)足；在用電量的時候不足時，需用蓄電池把多余的電能儲存起來以備使用，所以要確定蓄電池容量需要參考方陣的發(fā)電量不足和過剩值。同樣，特殊環(huán)境下（如連續(xù)的陰雨天間的負(fù)載用電量）也需要用蓄電池供電。因此，確定蓄電池容量時還要考慮到此時的蓄 電池耗電量。 故可以確定蓄電池的計算容量為 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)計中蓄 電池確定計算過程如下： 1 2 0 )2412/50(??????? coLLc CTNKQB )(Ah 根據(jù)計算結(jié)果該地區(qū)蓄電池容量為 1200Ah。 燈具的選擇 一般的，燈具的實際效率可以用光源光效（ lm/W）與電源效率（ %）與、光照效率（ %）、燈具效率（ %）的乘積表示。 下表為 LED 光源與普通日光燈的比較 表 33 LED光源與普通日光燈的比較 光源 類型 光源光效 （ lm/W） 電源效率 （ %） 光照效率 （ %） 燈具效率 （ %） 實際效率 普通日光燈 % % % LED 燈具 % % % 可見， LED 燈具的實際效率是普通日光燈 3 倍以上。因此，用 15W的 LED 燈具完全可以代替現(xiàn)有的 36W 的 T8 電感式鎮(zhèn)流器的普通日光燈管。故本設(shè)計采用 15W 的 LED 燈具作為照明燈具。 吉林大學(xué)遠(yuǎn)程教育 2020屆 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計總體框圖 光 伏 電 池D C / D CM P P TA T 8 9 S 5 1充 放 電 控 制 電 路 L E D 燈蓄 電 池采 樣 電 路切 換 電 路市 電 供 電 電 路圖 41 系統(tǒng)設(shè)計總體框圖 控制模塊的電路設(shè)計 電源電路的設(shè)計 由于單片機(jī) AT89S5 AD 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 需要 +5 電壓供電，本設(shè)計電源電路采用LM7805 集成 穩(wěn)壓 器作為穩(wěn)壓器件， 220V 電源整流 濾波 后送入 LM7805 穩(wěn)壓，在輸出端接一個 470μ F和 F 電容 作進(jìn)一步濾除紋波，便可以獲得 5V電壓，而且電路結(jié)構(gòu)簡單。電源電路原理圖如圖 所示。 V i n1GND2+ 5V3M C 7 8 0 5 TC20.33uFC60.33uFC5470uFC12200uF1234D112J212J1FU T1+ 5VV C CL1R11KV i n1GND2+ 12V3C40.33uFC32200uF1 2J3 圖 42 電源電路第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 單片機(jī)最小系統(tǒng)及外圍電路設(shè)計 單片機(jī)最小系統(tǒng)一般由單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路以及外圍電路 構(gòu)成。 時鐘電路的設(shè)計：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。單片機(jī)的 18腳（ X2）、 19 腳（ X1）分別代表單片機(jī)內(nèi)反向放大器兩個端口即輸出端和輸入端，如果要組成單片機(jī)所需的時鐘電路，必須在單片機(jī) 18 腳（ X2）和19腳（ X1）之間連接一個特定值的晶振，然后附帶 2個 30PF 的瓷片電容。尤其要注意的是，使用外部時鐘時， 19 腳（ X1）與大地相連， 18 腳（ XTAL2）引到外部時鐘信號上。 復(fù)位電路的設(shè)計：在單片機(jī)啟動或者正在工作時會由于干擾而使程序控制失控，或工作中程序在某個死循環(huán)時均 要采取復(fù)位。 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。 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16IN T 012IN T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U18 0 5 1R11 0 KT21 1 .0 5 9 2 MC13 0 PC23 0 PX1X2X1X2S1 C31 0 uF+ 5VP 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27R X DT X DA L E /PP S E NRDWRE A /V PT0T1IN T 0IN T 1R E S E TR E S E T12345678J112345678J012345678J212345678J4P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17R X DT X DIN T 0IN T 1T0T1WRRD 圖 43 單片機(jī)最小系統(tǒng)及外圍電路 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 DCDC 控制電路設(shè)計 (充電電路 ) 本設(shè)計 DCDC 變換器選用開關(guān)電源中的 BUCK 電路，它主要完成兩方面的功能，一方面要實現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤，一方面又要實現(xiàn)充電控制。電路設(shè)計主要是功率開關(guān)管 u和輸出濾波電感 L 的選擇。 BUCK 電路如圖 44所示 。 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。故本系統(tǒng)選用 MOSFET 作為開關(guān)器件。 器件是否能