太陽能照明系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)與蓄電池健康狀況檢測.pdf

1、隨著全球能源形勢的日趨緊張,太陽能光伏發(fā)電受到廣泛關(guān)注。新型節(jié)能光源的出現(xiàn)使得太陽能路燈、庭院燈等照明系統(tǒng)越來越多的出現(xiàn)在我們?nèi)粘Ｉ钪?太陽能照明系統(tǒng)逐漸得到廣泛應(yīng)用。
　　 太陽能照明系統(tǒng)具有綠色無污染、戶外免維護(hù)、使用壽命長、可作為離網(wǎng)型光源使用、長期運(yùn)行低成本等獨(dú)特的優(yōu)勢。隨著各國對太陽能照明系統(tǒng)投入的增加,太陽能照明在夜間照明、夜景美化等領(lǐng)域具有越來越高的市場占有率。
　　 鉛酸蓄電池由于其優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)特性和穩(wěn)定

2、性得到廣泛的使用,是電力能源等眾多領(lǐng)域的重要儲能元件,也是太陽能照明系統(tǒng)的電能儲備器件?，F(xiàn)有太陽能照明系統(tǒng)通常定期對鉛酸蓄電池進(jìn)行更換,缺乏對鉛酸蓄電池健康狀況的檢測方法,無法掌握蓄電池的使用情況,定期更換容易導(dǎo)致蓄電池提前報(bào)廢或者過度使用。
　　 本課題在研究過程中主要做了以下幾個(gè)方面的工作:
　　 1)對太陽能照明系統(tǒng)進(jìn)行分析,研究太陽能電池光伏發(fā)電原理、光照強(qiáng)度和溫度影響特性、測試影響系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要因素,通過檢測太

3、陽能電池板特性參數(shù)來判別光照強(qiáng)度;研究鉛酸蓄電池的電化學(xué)反應(yīng)原理、充電特性和放電特性,研究充放電過程中蓄電池狀態(tài)檢測的方法,實(shí)現(xiàn)充電模式判別、防止過度沖電、防止過度放電、低電壓保護(hù)等功能;研究LED照明光源和普通直流光源,結(jié)合控制器設(shè)計(jì)效果和蓄電池性能選擇合適光源。
　　 2)設(shè)計(jì)充電方法,在充電初期注重充電效率,對于功率較大的系統(tǒng)采用最大功率跟蹤的方法進(jìn)行充電,保證太陽能電池運(yùn)行在最大的輸出功率,提高系統(tǒng)效率;充電后期通過PW

4、M信號調(diào)整充電控制波形,對蓄電池進(jìn)行充電的同時(shí),減少蓄電池內(nèi)部積聚氣體,減小內(nèi)壓,降低對蓄電池的傷害;充電末期采用極小電流進(jìn)行充電,維持蓄電池電壓不再升高保證蓄電池不受損壞的同時(shí)盡量使蓄電池保持最大電容量。
　　 3)分析最大功率跟蹤原理,結(jié)合升降壓電路,得出最大功率跟蹤等效電路,建立最大功率跟蹤的數(shù)學(xué)模型,找到太陽能電池輸出功率的控制變量,通過對該變量的控制實(shí)現(xiàn)太陽能電池輸出功率的控制,系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)性能要求采取不同的最大功率

5、跟蹤控制策略。
　　 4)完成控制器的硬件和軟件設(shè)計(jì)并進(jìn)行功能測試。設(shè)計(jì)太陽能電池、鉛酸蓄電池、照明光源的共陽極接法,采用PIC單片機(jī)作為主控芯片,設(shè)計(jì)充放電回路、電壓電流檢測電路和輔助電路,制作實(shí)物電路板;設(shè)計(jì)系統(tǒng)充電算法和控制策略,設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件整體框架、充電波形控制算法、軟件去除干擾和功能選擇設(shè)置;驗(yàn)證控制器的控制效果和穩(wěn)定性,記錄控制波形和測試數(shù)據(jù)。
　　 5)研究鉛酸蓄電池使用過程中的損耗情況,找出與蓄電池老化相