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基于pic单片机的太阳能路灯智能控制器的设计与研究 基于pic单片机的太阳能路灯智能控制器的设计与研究

格式:word 上传:2022-06-25 14:56:34

《基于pic单片机的太阳能路灯智能控制器的设计与研究》修改意见稿

1、“.....因此在特定的工作环境下存在着个唯的最大功率输出点。在实际应用系统中,为了在同样的日照强度和电池结温下获得尽可能多的电能,就存在着个最大功率输出点跟踪的问题。指为充分利用太阳能,控制改变太阳能电池阵列的输出电压或电流的方法使阵列始终工作在最大功率点附近。控制方法为了实现太阳电池最大功率点跟踪,国内外提出了许多种实现方法。主要方法有增量电导法,简称法曲线拟合法神经网络干扰观测法,简称法等。而且,每种控制方法又有多种实现算法。本控制器采用干扰观测法来实现。干扰观测法是通过不断改变电池方阵的工作电压,实时观察比较前后两点输出功率值,以便改变调节电压的方向,最终稳定在最大功率点。尽管系统工作点会在两侧存在振荡现象,造成定的功率损失,但此方法结构简单,只需测量电压及电流两个参数,因此易于实现并得到广泛应用。在电路的具体实现中,干扰观测法可通过变换器来实现......”

2、“.....通过控制电压将不可控的直流输入程如图所示。控制系统软件设计控制器软件的主要任务是实现蓄电池的充电控制完成电压电流的采集处理和计算,实现控制算法实现蓄电池对负载的放电控制。控制系统软件采用模块化程序设计方法,使用集成开发环境进行程序开发,其主程序流程图如图所示。本文所设计的以为控制核心的智能太阳能路灯控制器,具有外围电路简单可靠性高的特点,实现了太阳能电池的最大功率点跟踪,采用了合理的蓄电池充放电策略,实现算法简单,既提高了太阳能电池板的使用效率,又延长了蓄电池的使用寿命,具有定的参考和推广应用价值。参考文献吴理博,赵争鸣,刘建政用于太阳能照明系统的智能控制器清华大学学报汤建皮,黄刚光伏系统配套蓄电池选择蓄电池,李荣正,刘启中,陈学军单片机原理及应用北京北京航空航天大学出版社,余发平,张兴......”

3、“.....,,变为可控的直流输出的种变换电路。从工作方式的角度,转换电路又可分为升压降压升降压和丘克种,其中降压升压和升降压式转换电路是比较常用的类型。本控制器采用的是型降压电路。转换电路的实现型降压电路原理如图所示。电路由开关续流二极管储能电感滤波电容等构成。当开关闭合时,电源通过开关电感给负载供电,并将部分电能储存在电感以及电容中。由于电感的自感,在开关接通后,电流增大得比较缓慢,即输出不能立刻达到电源电压值。定时间后,开关断开,由于电感的自感作用,将保持电路中的电流不变,电流流过负载,经过续流二极管,返回电感的左端,从而形成了个回路。通过控制开关闭合跟断开的时间即脉冲宽度调制,就可以控制输出电压。将型降压电路应用于太阳能路灯控制系统后如前文图所示,用场效应管代替此处的开关,开关管的驱动采用,单片机输出个频率为的波来控制开关器件。由此......”

4、“.....从而实现太阳能电池的最大功率点跟踪。的控制流程采用干扰观测法,原则是电压的变化始终能让太阳能输出功率朝大的方向改变。因此,首先让太阳能电池以个电压输出,采集电压电流后计算得出它的输出功率,再与前刻的输出功率进行比较,若,则修改脉宽使若,则使。按照以上原则再测再比再修改脉宽,逐次逼近太阳能电池的最大功率点。的控制流电能,对蓄电池进行充电晚上,太阳能电池停止充电,输出端开路。在众多太阳能电池中较常用的有单晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池及非晶硅太阳能电池种。多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单,价格比单晶低,适合用于太阳光充足日照好的东西部地区。单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定,适合用于阴雨天比较多阳光相对不是很充足的南方地区。非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低,适合室外阳光不足的情况下使用。目前单晶硅和多晶硅太阳能电池的光电转换效率为左右......”

5、“.....太阳能电池方阵工作电压般为负载工作电压的倍。蓄电池蓄电池是太阳能照明系统的储能环节。白天,蓄电池将太阳能电池输出的电能转换为化学能储存起来,到夜间再转换回电能输出给照明负载。目前在太阳能路灯系统中常用的蓄电池是阀控式密封铅酸蓄电池,它具有不需补加酸水无酸雾析出可任意放置使用使用清洁等优点。蓄电池的容量可用式进行估算蓄电池用量安全系数蓄电池放电容量修正系数负载工作电流日工作时数最长连续阴雨天数蓄电池容量过小,不能够满足夜晚照明的需要蓄电池过大,则始终处在亏电状态,影响蓄电池寿命,同时造成浪费。蓄电池应与太阳能电池用电负荷路灯相匹配。太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压,才能保证给蓄电池正常负电。照明负载般太阳能灯具采用低压节能灯低压钠灯无极灯光源。低压节能灯功率小,光效较高,使用寿命可达,般适合太阳能草坪灯庭院灯低色到绿色渐变颜色显示电压高低......”

6、“.....显示绿色当蓄电池电压在之间时,显示橙色当蓄电池电压高时,显示红色。放电状态当蓄电池电压低于时,显示红色当蓄电池电压在之间时,显示橙色当蓄电池电压高于时,显示绿色。蓄电池充放电策略作为太阳能路灯照明系统储能用的蓄电池由于存在过放过充使用寿命短等问题,要选择合适的充放电策略。所有的蓄电池充电过程都有快充过充和浮充个阶段,每个阶段都有不同的充电要求。现行的充电方法主要有恒流充电恒压充电恒压限流充电间隙式充电法等,这些充电方法各有利弊。本文设计的控制器采取综合使用各充电方法应用于阶段充电。快充阶段蓄电池能够接受最大功率时,采取太阳能电池最大功率点跟踪对蓄电池进行充电。当蓄电池端电压达到转换门限值后,进入过充阶段。过充阶段采用恒压充电法,给蓄电池个较高的恒定电压,同时检测充电电流。当充电电流降到低于转换门限值时,认为蓄电池电量已充满,充电电路转到浮充阶段......”

7、“.....其内部的大部分活性物质已经恢复成原来的状态,这时候为防止过充,采用比正常充电更低的充电电压进行充电。浮充电压根据蓄电池的实际要求设定,对的蓄电池来说,般在之间。此时,在温差较大的地区,还应该进行适当的温度补偿。合理考虑温度变化范围,充电器应该根据蓄电池的温度系数给予种形式的补偿。因此,实际可采取式确定浮充电压压钠灯低压钠灯光效高,但需逆变器,因而价格贵,整个系统造价高,采用较少无极灯功率小,光效较高。该灯在普通市电条件下使用,寿命可以达到,但在太阳能灯具上使用时寿命大大减少和普通节能灯差不多灯光源寿命长,可达,工作电压低,光效较高。随着技术进步,的性能将进步提高,作为太阳能路灯的光源将是种趋势。控制器硬件设计作为太阳能路灯控制系统的核心,太阳能控制器设计的好坏关系到整个系统能否正常运行。本文所提出的智能控制器的结构框图如图所示。控制器的核心是......”

8、“.....是高性能的位单片机。它采用哈佛总线结构和技术,指令执行效率高,功耗极低,带有程序存储器,配置有个端口个双向输入输出引脚,这些引脚大部分有第二第三功能,内嵌个位数字量精度的转换器,配有个可实现脉宽调制波形输出的模块。控制器主要的工作是白天实现太阳能电池板对蓄电池充电的控制,晚上实现蓄电池对负载放电的控制,同时具有光控时控功能,能够在白天夜间自动切换。电流电压采集控制器采集太阳能电池的电压电流,用以实现太阳能电池最大功率点的跟踪采集蓄电池的端电压,防止蓄电池的过充及过放采集温度,用以实现温度补偿。电压采集可用霍尔电压传感器或电阻分压法实现,电流采集可用霍尔电流传感器或分流器实现。显示模块显示模块有工作正常提示,蓄电池过充蓄电池欠压等显示功能,可采用两个双色发光二极管实现,分别显示充电和放电状态。当电压由低到高变化时,指示灯由红色到出特性呈非线性......”

9、“.....所以使用单端反激式变换器。该变换器由升降压变换器加隔离变压器推演而来,能够简单高效地提供直流输出,广泛用于功率左右的小型开关电源中。控制器工作于电流断续模式。图示出的硬件设计原理。其中,微控制器采用微处理器,使用模块采样电源的输出电流和输出电压,继而调节占空比,最终实现光伏电池的最大功率输出。控制策略的效果好坏直接取决于电压和电流的采样是否精确。图示出电压采样电路。它采用光耦和三端稳压管相配合。是种可编程稳压管,当变压器的次级输出电压变化时,光耦的输出电压随之变化,会采样到当前的充电电压。图示出电流采样电路。由它对采样电阻两端的电压进行采样,并使用差分式运算放大器放大输出到的采样端,从而得到主电路中的电流值。由于信号需要精确采样,并且与电源隔离,因此使用线性光耦。另外,单片机及周边电路的用电可直接通过蓄电池隔离变压得到,系统无须外部电源供电,十分方便......”

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