系統(tǒng)所采用光伏電池正常工作電壓10-14V,工作電流1A左右,所采用的蓄電池為12V-7AH,由于12V的蓄電池一般需要13-15V的電壓為之充電,而光伏電池如果不經(jīng)過DCDC處理,無法保證為蓄電池穩(wěn)壓充電。因此通過BOOST升壓電路將光伏電池電壓升高20V(大功率步進(jìn)電機(jī)需要較大電壓,此處可以為將來系統(tǒng)升級(jí)做準(zhǔn)備),然后降壓到14V為蓄電池穩(wěn)壓充電。
首先通過并聯(lián)50K、10K電阻組成的電路,并對(duì)10K電阻兩端AD采集,采集電壓Uad1,間接得到蓄電池兩端電壓Uin=6Uad1;
Uo要求為20V,通過Uo=Uin(1-D)可計(jì)算出需要的D(Q1的占空比),輸出控制PWM1波形,由于所采用的大功率MOSFET驅(qū)動(dòng)電壓要求15V,所以PWM1需要經(jīng)過上拉電壓15V和光耦開關(guān)組合后對(duì)Q1控制,不是簡(jiǎn)單的控制Q1。
通過R5、R6組成的電路采集R6兩端電壓Uad2,間接得到Uo=6Uad2,將Uo與20V比較,即時(shí)調(diào)整實(shí)際的D,使得D=D-△D或D=D△D(△D取PMW脈沖周期的5%),然后延時(shí)、采集、判斷,直到得到精確的占空比D,能夠準(zhǔn)確輸出電壓Uo=20V.
在輸出電壓基本穩(wěn)定的基礎(chǔ)上,設(shè)置Q4的PWM2,改變R7擾動(dòng)電阻的占空比,來改變輸出電流,通過對(duì)R8兩端電壓的AD采集,采集電壓Uad3,得到電路總電流I=Uad3R8,因此得到太陽能電池輸出總功率P=Uin#times;I(因?yàn)殡娐肥请娏鬟B續(xù)工作,電感上的紋波電流可以小到接近平滑的直流電流,C1電流可忽略,甚至電容C1可除去,且光伏電池左端的采集電阻相當(dāng)大,電流極小,亦可忽略),改變光伏電池即時(shí)輸出實(shí)際功率,來實(shí)現(xiàn)MPPT。 蓄電池充放電控制電路 白天,光伏電池需要為蓄電池充電,以便蓄電池能夠晚間對(duì)負(fù)載(路燈)供電,并且步進(jìn)電機(jī)的工作電能也需要由光伏電池提供(若光伏電池的功率不足以帶動(dòng)電機(jī),說明日照極差,無需轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)),ARM板必須連續(xù)供電,白天由光伏電池供電,夜間由蓄電池供電,這一套充放電控制電路需要用到2個(gè)繼電器,一個(gè)是控制蓄電池充電和放電,另一個(gè)控制ARM板的工作電壓由光伏電池提供還是蓄電池提供。
電路右端Uin=20V作為輸入電壓,通過BUCK降壓電路將電壓降到14V為蓄電池充電,Uo=Uin#times;D要得到14V電壓,設(shè)置Q2的占空比為70%.白天:2個(gè)繼電器皆為常開狀態(tài)A,光伏電池為步進(jìn)電機(jī)和ARM供電(采用7805穩(wěn)壓管降壓到5V),并為蓄電池充電,蓄電池正極接反相截至二極管,保證充電同時(shí)不放電。夜間(或日照極差,由光敏電阻判斷):繼電器1、2被吸合到B,步進(jìn)電機(jī)停止工作,蓄電池為ARM供電,并帶動(dòng)負(fù)載(路燈)工作。
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)主要的控制作用都是由主控制軟件實(shí)現(xiàn)的,主要包括:AD模塊,DCDC模塊,MPPT及蓄電池充放電控制等。系統(tǒng)重點(diǎn)在硬件設(shè)計(jì),軟件設(shè)計(jì)相對(duì)較簡(jiǎn)單。
整個(gè)系統(tǒng)以ARMLPC2131為核心對(duì)DCDC、MPPT、蓄電池組充放電進(jìn)行控制,采用最大功率點(diǎn)的跟蹤,使光伏電池工作在最佳狀態(tài),使光伏電池的實(shí)際轉(zhuǎn)換率由10%提高到30%.系統(tǒng)通過自動(dòng)跟蹤測(cè)試,達(dá)到預(yù)期的性能指標(biāo),控制精度高,已由公司制作成品,并計(jì)劃批量生產(chǎn)。它的制作簡(jiǎn)單、成本低、實(shí)用性強(qiáng),這對(duì)于我國廣闊的太陽能資源豐富地區(qū),有著非常廣闊的應(yīng)用前景。
信息發(fā)布:廣州名易軟件有限公司 http://www.jetlc.com