基于PWM技术的太阳能控制器的制作

2018-02-07 17:36:05编辑:王磊 关键字:PWM技术  PWM  太阳能

太阳能发电系统是利用太阳能电池板(PV板)吸收太阳的光能转化为电能,充电给蓄电池储能,再输出直流低压电(通常小系统是12V或24V),或经过逆变器变为220V等常规市电,从而实现将太阳的能源利用起来给用电器的环保节能方案。


太阳能发电核心器件是太阳能控制器,其性能及设计水平直接影响着系统的效率和性价比,甚至工作寿命和维护成本,特别是蓄电池的寿命。


太阳能庭院灯由太阳能电池板、控制器、蓄电池、12V光源组成电器部分配件,再加上灯杆、灯罩、灯座、太阳能板支架等五金部分配件组合而成,见右图。蓄电池是系统中投资成本比例较大,控制必须做到任何情况下不能让蓄电池过充电或过放电,否则将大大缩短其寿命。


目前,太阳能电池板效率较高的约为23%。并可对蓄电池的过充过放电进行保护。这就是太阳能控制器的主要任务。


一、太阳能庭院灯太阳能控制器功能


蓄电池反接保护即“+”、“-”极接反保护;太阳能电池反接保护;负载过流及短路,浪涌冲击保护;蓄电池开路保护如蓄电池开路,控制器切断负载,以保证负载不损坏;过充、过压保护;电池类型可选择普通铅酸或胶体铅酸;蓄电池过放电保护;软输出启动,防止负载接入时蓄电池电压突降的误保护;线路防雷保护,防止雷电从太阳能板及引线入烧控制器;光控、时控或光/时混控开关,可编程选择;各种状态显示即充电中、充电状态、负载状态;PWM充电方法,浮充功能优越;夜间防反向放电保护;PWM环境温度补偿;全电子开关,有效延长控制器寿命,减少工作电流损耗。


二、技术参数(以环境温度25℃为准)

三、太阳能控制器种类


使用单片机可使充电工作做得简单而效率又高。线路选择不选择并联式,因充满电时如对PV板输出端短路会影响PV板的使用寿命。所以选用串联式为宜。单片机PWM系统具有光伏最大功率点跟踪能力,光伏电池利用率较高,PWM让蓄电池趋向充满时,脉冲的频率和时间缩短,充电过程中平均充电电流的变化更符合蓄电池的荷电状态,真正从0到100%充电工作。

太阳能PV板对蓄电池的充电分为直充、浮充和涓流充电三个阶段。设计电路时,必须对蓄电池的充放电电压设定点做温度修正补偿,即对各充、放电阶段的电压设定值随温度变化而自动调整。温度补偿要满足蓄电池的技术条件,单节以4mV/℃作为参考值。


大部分的蓄电池厂家建议蓄电池(胶体电池不需要)需要偶尔的进行过充电。这就要进行每两个月一次均衡充电。让正常充电完成一小时后,再直充,最高电压为16V,然后停充一小时,再均衡充电,重复2~3次即完成均衡充电过程。

四、控制器


本控制器为太阳能庭院灯用,负载50W以下,5A电流作为系统设计已足够。控制器由充电电路、放电电路、状态指示电路、温度补偿电路组成。


蓄电池BTl为12V34Ah全密封电池,是控制器的主电源。电容C1、C3、C4为高频滤波电容,滤除PV板和负载产生之多余高频杂波,减少对单片机和系统的干扰。压敏电阻RVl吸收雷电经PV板和引线进入控制器的闪压。T4、D6等元件把12V电池输入的电压稳定约10V,防止电池电压变化对系统的影响。T2、D4稳压5V供给单片机及个别元件使用。D1、D3为MOS管栅极保护用元件。R1、R2、R12、R28、D5 组成太阳能PV 板电压检测电路,把PV 板的各种状态输入U1 的③脚反映给单片机,而且对庭院灯起自动开关灯作用。R19、R24、C6 组成蓄电池电压检测电路,从蓄电池的两端电压反映电池的所在状态,再由单片机软件处理,作出相应的充电各阶段控制。单片机U1 的①脚为正电源脚,⑩脚为控制器地线,即蓄电池的负极端。④脚为铅酸液体电池和胶体电池选择功能脚,通过S4 开关闭合确定为蓄电池是胶体结构。T3 是控制负载输出用之三极管,当它导通时,MOS 输出控制管T 会关断,从而负载RL 没有电能,输出保护LEDl 亮。

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