基于PIC单片机的太阳能路灯智能控制器

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基于ＰＩＣ单片机的太阳能路灯智能控制器

彭

芳．卢满怀

（电子科技大学中山学院，广东中山，５２８４０２）

摘要：针对太阳能控制系统的特点，探讨了太阳能路灯控制系统各部件的选用。设计了一种基于ＰＩＣｌ６Ｆ８７７单片机的智能控制器。提出了可行的太阳能电池最大功率点跟踪方法和合理的蓄电池充放电策略。该控制器具有电路结构简单、＊－ｒｊｔ性高、实用性强等特点。

关键词：太阳能电池；蓄电池；控制器；最大功率点跟踪；充电策略

中图分类号：ＴＰ２７３＋．５

文献标识码：Ｂ

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太阳能是取之不尽、用之不竭的绿色能源。太阳能光１．１太阳能电池

伏发电以其安全可靠、无噪声、无污染、随处可见、无机太阳能电池阵列是太阳能路灯控制系统的输入ｆ１１，为整械传动的部件、规模大小随意、可无人值守等优点受到越个系统提供照明和控制所需电能，白天将太阳能电池阵列来越多的重视。

所接收的光能转换为电能，对蓄电池进行充电；晚上，太目前．太阳能路灯在推广应用中遇到的主要问题一是阳能电池停止充电，输出端开路。在众多太阳能电池中较太阳能电池的转换效率低；二是蓄电池的使用寿命有限。

常用的有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池及非晶硅从而提高了太阳能路灯的成本。本文针对以上问题设计了

太阳能电池３种。多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单．

一套先进的智解控制器。

１太阳能路灯控制系统

太阳能路灯控制系统的结构框图如图１所示．虚线框所示即为所提出的控制器的主要部

分。整个系统用Ｍｉｃｈｒｏｃｈｉｐ的ＰＩＣｌ６Ｆ８７７单片

机实现控制，并利用单片机输出的ＰＷＭ波控

制ＢＵＣＫ型降压电路来改变太阳电池阵列的等

效负载，实现太阳能电池的最大功率跟踪。Ｄ１为太阳能电池板防反接、反充二极管，采用快恢复二极管，Ｃ。、ｃ２为滤波电容，Ｑ为场

效应开关管，Ｌ为储能电感，Ｄ２为续流二极

管。

图１太阳能路灯控制系统结构框图

《微型机与应用》２００９年第２０期

欢迎网上投稿狮州．ｐｃａｃｈｉｎａ．ｃｏｒｎ

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价格比单晶低，适合用于太阳光充足日照好的东两部地区。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。非品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。目前单晶硅和多品硅太阳能电池的光电转换效率为１２％～１５％左右，如何提高转换效率是当前太阳能应用的研究重点之一。太阳能电池方阵工作电压一般为负载工作电压的１．４倍。１．２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巾常用的蓄电池是阀控式密封铅酸（ＶＲＬＡ）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。ＶＲＬＡ蓄电池的容量可用式（１）进行估算［２１：

蓄电池用量＝（安全系数）１．４×（蓄电池放电容繁修正系数）１．５×负载Ｔ作电流×日工作时数×最长连续阴雨天数（１）

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２０％～３０％，才能保证给蓄电池正常负电。１．３照明负载

一般太阳能灯具采用低压节能灯、低压钠灯、无极灯、ＬＥＤ光源。

（１）低压节能灯：功率小，光效较高，使用寿命可达２０００ｈ，一般适合太阳能草坪灯、庭院灯；

（２）低压钠灯：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；

（３）无极灯：功率小，光效较高。该灯在２２０Ｖ普通市

电条件下使用．寿命可以达到５００００ｈ。但在太阳能灯具上使Ｊ【甘时寿命大大减少和普通节能灯差不多：

（４）ＬＥＤ灯光源：寿命长，可达１００００００ｈ，工作电

压低，光效较高。随着技术进步，ＬＥＤ的性能将进一步提高，ＬＥＤ作为太阳能路灯的光源将是一种趋势。

２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２所爪。

控制器的核心是ＰＩＣｌ６Ｆ８７７。它是目前世界上片内集成外围模块最多、功能最强的单片机品种之一，是高性能的８位单片机【３】。它采用哈佛总线结构和ＲＩＳＣ技术，指令执行效率高．功耗极低．带有ＦＬＡＳＨ程序存储器，配置有５个端口３３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８个１０位数字量精度的ＡＤ转换

器，配有２个可实现脉宽涮制波形输出的ＣＣＰ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

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图２太阳能路灯智能控制器硬件结构框图

制。晚Ｉ：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 …… 此处隐藏：5868字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……