太陽能光伏發(fā)電設(shè)計(jì)

1、YanCheng Institute of Technology課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)新能源科學(xué)與工程學(xué)生姓名班級學(xué)號2019.06.21完成日期鹽城工學(xué)院電氣學(xué)院太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2019）太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：太陽能光伏有著極其重要的應(yīng)用。它用由硅制成的光電板組件接受陽光，轉(zhuǎn)換太陽 能為電能并將其儲(chǔ)存在蓄電池等儲(chǔ)能器件中。儲(chǔ)存的能量能夠在人們需要的時(shí)候使用， 并且太陽能是可再生資源，所以太陽能光伏發(fā)電是一種可代替舊能源的有效、便捷的方 法。太陽能光伏發(fā)電目前具有比較成熟的技術(shù)。太陽能熱發(fā)電技術(shù)是規(guī)?；_發(fā)利用太 陽能的一種方式，具有廣闊的發(fā)展前景。近年來，光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)

2、用的數(shù)量和規(guī)模得到了迅速的發(fā)展，光伏發(fā)電進(jìn)入嶄新的 階段。然而要使太陽能電池效率提高1%非常困難，但由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致發(fā)電量降低 10%的情況下屢見不鮮，所以必須特別重視光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。太陽能發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)中的問題，可以分為4個(gè)層次：太陽能聚光單元的控制； 太陽輻射估計(jì)和預(yù)測；能量變換系統(tǒng)的控制；整個(gè)過程的集成控制。通過電壓電 流檢測電路，溫度檢測電路，實(shí)施對蓄電池過充過放的保護(hù)，溫度補(bǔ)償?shù)鹊闹悄芑刂疲?完成對蓄電池進(jìn)行充電和放電的控制，以及在過充、過放電、過載等情況發(fā)生時(shí)對系統(tǒng) 進(jìn)行有效地保護(hù)。關(guān)鍵字：光伏發(fā)電；控制技術(shù)；系統(tǒng)優(yōu)化太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2019）目 錄1 .設(shè)計(jì)框

3、圖與要求1.2 .光伏控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 1.3 .硬件設(shè)計(jì)以及器件選型 2.4 .軟件流程圖及部分程序設(shè)計(jì)5.4.1 控制器整體結(jié)構(gòu)圖及總流程圖：54.2 電壓電流采集6.4.3 單片機(jī)STC12C5410AD中AD轉(zhuǎn)換流程圖 94.4 PWM調(diào)制流程圖1.04.5 顯示模塊 LCD1602124.6 溫度傳感器1.35 .結(jié)語1.4附錄18附錄1電路原理圖 1.8附錄2元器件清單1.9太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)(2019)1.設(shè)計(jì)框圖與要求I M-O 小T 0-1微處理SS福理傳感牌ra太W1能 電池治州保護(hù) 及功率軀動(dòng)其電池摘出接負(fù)藁T|圖1-1參考原理框圖(1)根據(jù)給定的參考原理框圖和技術(shù)要求，

4、完成整體電路的拓?fù)湓O(shè)計(jì)。(2)相關(guān)器件的選型分析和電路參數(shù)計(jì)算。(3)各環(huán)節(jié)的功能及要求、所用芯片的說明。(4)具體電路圖及說明、對應(yīng)的軟件流程圖及說明和關(guān)鍵子程序代碼。(5)系統(tǒng)參數(shù)及技術(shù)要求：控制器輸入電壓范圍：DC15-24V;蓄電池標(biāo)稱電壓：DC12V;最大負(fù)載：30W;具有過充保護(hù)、過放保護(hù)、過流保護(hù)和溫度補(bǔ)償功能。2 .光伏控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)太陽能電池板屬于光伏設(shè)備(主要部分為半導(dǎo)體材料)，它經(jīng)過光線照射后發(fā) 生光電效應(yīng)產(chǎn)生電流。由于材料和光線所具有的屬性和局限性，其生成的電流 也是具有波動(dòng)性的曲線，如果將所生成的電流直接充入蓄電池內(nèi)或直接給負(fù)載 供電，則容易造成蓄電池和負(fù)載的損壞，

5、嚴(yán)重減小了他們的壽命。因此我們必 須把電流先送入太陽能控制器，采用一系列專用芯片電路對其進(jìn)行數(shù)字化調(diào)節(jié)， 并加入多級充放電保護(hù)，確保電池和負(fù)載的運(yùn)行安全和使用壽命。對負(fù)載供電 時(shí)，也是讓蓄電池的電流先流入太陽能控制器，經(jīng)過它的調(diào)節(jié)后，再把電流送 入負(fù)載。這樣做的目的：一是為了穩(wěn)定放電電流；二是為了保證蓄電池不被過放電 三是可對負(fù)載和蓄電池進(jìn)行一系列的監(jiān)測保護(hù)。若要使用交流用電設(shè)備，還需 要在負(fù)載前加入逆變器逆變?yōu)榻涣?。伏電池受到光照產(chǎn)生電能，由單片機(jī)自帶的PWM功能產(chǎn)生脈沖控制MOSFET的通斷來給蓄電池充電，通過蓄電池兩端的分壓電阻測量蓄電池的端 電壓，由于單片機(jī)自帶A/D轉(zhuǎn)換功能，分壓電阻

6、端的電壓可直接與單片機(jī)相連， 實(shí)時(shí)監(jiān)測蓄電池的電壓，通過顯示屏顯示出來，通過蓄電池端電壓的變化改變太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2019）脈沖的占空比，提高蓄電池的充電效率，當(dāng)蓄電池達(dá)到充電充滿時(shí)的電壓后， 控制MOSFET斷開，停止給蓄電池充電，防止蓄電池過充。電路中通過 Pt100 監(jiān)測當(dāng)前溫度，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償功能。蓄電池放電時(shí)，通過電壓比較器判斷蓄電池電壓是否高于放電終止電壓， 若低于則MOSFET斷開，蓄電池不向外放電，若高于則 MOSFET導(dǎo)通，通過 串聯(lián)在負(fù)載的小電阻與差動(dòng)放大電路測量蓄電池放電電流，將該電流與設(shè)定值 相比較，若高于則單片機(jī)控制 NM3斷開，若低于則控制NM3導(dǎo)通允許蓄電池 放

7、電。防止蓄電池大電流放電和過度放電。3 .硬件設(shè)計(jì)以及器件選型(1) 部分由郭澤斌同學(xué)設(shè)計(jì)，器件的選型由謝黃渭同學(xué)選?。?常規(guī)的太陽能控制器的充電模式是照抄了市電充電器的三段式：充電方法，即恒流、恒壓、浮充三個(gè)階段。因?yàn)槭须婋娋W(wǎng)的能量無限大，如果不進(jìn)行恒流 充電，會(huì)直接導(dǎo)致蓄電池充爆而損壞，如果電池板產(chǎn)生的電流大于控制器第一 段限制的電流，那么就造成了充電效率的下降。PWM充電方式就是追蹤電池板的最大電流，不造成浪費(fèi)，通過檢測蓄電池的電壓以及計(jì)算溫度補(bǔ)償值，當(dāng)蓄電池的電壓接近峰值的時(shí)候，再采取脈沖式 的涓流充電方法，既能讓蓄電池充滿也防止了蓄電池的過充。控制器的種類很多，如何選擇一款適合自己的

8、控制器呢？控制器的選擇，簡單地講，主要考慮以下2個(gè)因素：電池組的電壓，太陽能電池板的功率和電流。蓄電池組的電壓，小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)一般只配備一塊蓄電池，電壓一般是12V,這是最常用的系統(tǒng)，所以控制器也要選擇12V的控制器。太陽能電池板的功率和最大電流最終決定了選擇哪種型號的控制器。例如：你有一塊100w的太陽能電池板，工作電壓是18V,工作電流是5.56A,蓄電池是12V60AH的， 需要購買哪種控制器呢？建議購買12V10A的智能控制器，10A是控制器的最大 電流，一般要比太陽能板的最大電流要大一點(diǎn)，留有一定的冗余。如果需要添 加一塊同樣的太陽能電池板，怎么辦？那就需要將2塊太陽能電池板并聯(lián)

9、輸入控 制器，保持系統(tǒng)電壓的一致性（因?yàn)樾铍姵厥?2V的，需要18V的太陽能充電電 壓），同時(shí)更換大電流的控制器，比如 12V20A的控制器。根據(jù)所給電路分析，光伏控制器主要由以下模塊組成：單片機(jī)控制模塊， 電壓檢測模塊，電流檢測模塊，溫度補(bǔ)償模塊，MOS管驅(qū)動(dòng)模塊，LCD顯示模塊。(2) 單片機(jī)模塊本次設(shè)計(jì)采用自帶 8位A/D和4路PWM波輸出的STC12C5410AD單片機(jī)， 它幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，非常適合。(3) 電壓檢測模塊STC12C5410AD的AD模塊可直接接受電壓信號，但 AD端輸入電壓一般 5V左右，蓄電池輸出電壓位12V,因此需要加入分壓電阻將電壓

10、降到 AD端輸太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)(2019)入電壓。(4) 電流檢測模塊電流的采集通過一個(gè)很小的電阻，測量電阻兩端的壓降，通過計(jì)算得到電 流的值，但因?yàn)殡娮柚岛苄?，產(chǎn)生的壓降也就很小，電壓值太小單片機(jī)無法測 量，需要經(jīng)過運(yùn)算放大器放大電壓信號。(5) 溫度檢測模塊需要測量蓄電池的溫度，根據(jù)需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。測量溫度需要溫度傳感 器，本次設(shè)計(jì)我采用的是Pt100溫度傳感器，再經(jīng)運(yùn)放放大信號傳給 ADo(6) MOS管驅(qū)動(dòng)電路STC12C5410AD單片機(jī)自帶PWM波輸出端，因此只要編好程序就能驅(qū)動(dòng) MOS 管。(7) LCD顯示模塊為了方便的了解到蓄電池的電壓、電流和溫度的情況，需要一個(gè)能顯示它

11、 們的模塊，本設(shè)計(jì)采用LCD1602液晶顯示。其他部分器件的選型：(8) 防反二極管為了防止蓄電池對太陽能電池板出現(xiàn)反充現(xiàn)象，在電路中需要用聯(lián)防反二 極管，二極管正向串聯(lián)到你的電源電路輸入端，二極管的正向平均電流要大于 設(shè)備工作電流的1.5倍以上。反向耐壓要大于設(shè)備輸入電壓的2倍以上，盡量選 用肖特基二極管，這類二極管正向壓降低(典型的約0.2V),對電路的影響低，二極管的正向平均電流要大于設(shè)備工作電流的1.5倍以上，反向耐壓要大于設(shè)備輸入電壓的2倍以上。根據(jù)光伏板輸出20V/50W,蓄電池參數(shù)12V/7Ah,防反 二極管耐壓值40V,電流值5A。型號為：MBRS540 40V/5A 0(9)

12、 NMOS 和 PMOSNMOS的特性，Vgs大于一定的值就會(huì)導(dǎo)通，適合用于源極接地時(shí)的情況 (低端驅(qū)動(dòng))，只要柵極電壓達(dá)到4V或10V就可以了。PMOS的特性，Vgs小于一定的值就會(huì)導(dǎo)通，適合用于源極接 VCC時(shí)的情 況(高端驅(qū)動(dòng))。NMOS 型號為 SI2302 20V/3A;PMOS 型號為 SI2301 20V/3A。(10) 斷器熔斷器(fuse)是指當(dāng)電流超過規(guī)定值時(shí)，以本身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷， 斷開電路的一種電器。熔斷器是根據(jù)電流超過規(guī)定值一段時(shí)間后，以其自身產(chǎn) 生的熱量使熔體熔化，從而使電路斷開。運(yùn)用這種原理制成的一種電流保護(hù)器。根據(jù)要求，蓄電池額定電壓 12V,負(fù)載最大功率

13、30W,最大電流為2.5A, 考慮一定的裕量選擇2.8A。選擇 BUSSMANN LP -CC-2-8/10 10*38MM 2.8A。3太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)(2019)4 .軟件流程圖及部分程序設(shè)計(jì)4.1 控制器整體結(jié)構(gòu)圖及總流程圖由于生成的電流也是具有波動(dòng)性的曲線，如果將所生成的電流直接充入蓄 電池內(nèi)或直接給負(fù)載供電，則容易造成蓄電池和負(fù)載的損壞，對負(fù)載供電時(shí)， 也是讓蓄電池的電流先流入太陽能控制器，經(jīng)過它的調(diào)節(jié)后，再把電流送入負(fù) 載。軟件設(shè)計(jì)總流程圖如圖4-1(a)所示：結(jié)束圖4-1(a)軟件設(shè)計(jì)總流程由單片機(jī)自帶的PWM功能產(chǎn)生脈沖控制MOSFET的通斷來給蓄電池充電, 通過蓄電池兩端的

14、分壓電阻測量蓄電池的端電壓。實(shí)時(shí)監(jiān)測蓄電池的電壓，通 過顯示屏顯示出來，通過蓄電池端電壓的變化改變脈沖的占空比，提高蓄電池太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2019）的充電效率，當(dāng)蓄電池達(dá)到充電充滿時(shí)的電壓后，控制 MOSFET斷開，停止給 蓄電池充電，防止蓄電池過充。電路中通過Pt100監(jiān)測當(dāng)前溫度，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償 功能。PWM充電方式就是追蹤電池板的最大電流， 不造成浪費(fèi)，通過檢測蓄電池 的電壓以及計(jì)算溫度補(bǔ)償值，當(dāng)蓄電池的電壓接近峰值的時(shí)候，再采取脈沖式 的涓流充電方法，既能讓蓄電池充滿也防止了蓄電池的過充?？偪驁D如圖4-1（b）所示:圖4-1（b）總框圖4.2 電壓電流采集4.2.1 電壓采集蓄電池的

15、輸出電壓為 12V,輸入電壓15-24V,而單片機(jī)最大輸入電壓為 5.5V ,需要將電壓降至5V左右，因此采用電阻分壓的方法采集電池電壓，電 阻選用1.5k與500歐計(jì)算最大電壓為6V,可以滿足輸入要求。均充電壓：DC12V單體電池的均充電壓：2.35V*6=14.1V ;浮充電壓：DC12V單體電池的浮充電壓：2.25V*6=13.5V ; （13.213.62V） 直充保護(hù)點(diǎn)電壓：一般都是在蓄電池電壓較低的時(shí)候用大電流和相對高電壓對蓄 電池充電，但是，有個(gè)控制點(diǎn)，也叫保護(hù)點(diǎn)，當(dāng)充電時(shí)蓄電池端電壓高于這些保 護(hù)值時(shí)，應(yīng)停止直充。均充控制點(diǎn)電壓：直充結(jié)束后，蓄電池一般會(huì)被充放電控制器靜置一段時(shí)

16、間， 讓其電壓自然下落，當(dāng)下落到 恢復(fù)電壓”值時(shí)，會(huì)進(jìn)入均充狀態(tài)。因?yàn)楫?dāng)直充 完畢之后，可能會(huì)有個(gè)別電池 落后”端電壓相對偏低），為了將這些個(gè)別分子拉 回來，使所有的電池端電壓具有均勻一致性，所以就要以高電壓配以適中的電 流再充一小會(huì)。浮充控制點(diǎn)電壓：一般是均充完畢后，蓄電池被靜置一段時(shí)間， 使其端電壓自然下落，當(dāng)下落至 維護(hù)電壓”點(diǎn)時(shí)，就進(jìn)入浮充狀態(tài)，其實(shí)PWM 方式主要是為了穩(wěn)定蓄電池端電壓而設(shè)計(jì)的，通過調(diào)節(jié)脈沖寬度來減小蓄電池 充電電流。蓄電池的剩余電容量（SOC）80%時(shí)，就必須減小充電電流，以防止 因過充電而過多釋氣（氧氣、氫氣和酸氣）。太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2019）如圖4-2（a）

17、為電壓系統(tǒng)軟件流程圖:開始否結(jié)束圖4-2（a）電壓系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過放保護(hù)終止電壓：蓄電池放電不能低于這個(gè)值，需要注意的是，為了安全 起見，一般將12V電池過放保護(hù)點(diǎn)電壓人為加上 0.3V作為溫度補(bǔ)償或控制電路 的零點(diǎn)漂移校正。4.2.2 電流采集在電流通路里串聯(lián)一個(gè)大功率小阻值的精密電阻，然后放大兩端的電壓， 電阻要小一些比如0.5歐姆5W （功率最好大一些，這樣發(fā)熱比較少，電阻不會(huì) 很燙，精度可以保證），后面運(yùn)用運(yùn)算放大將電壓值放大以滿足單片機(jī)采集要求。 本設(shè)計(jì)采用OP07CP運(yùn)放，經(jīng)過兩級放大再送到單片機(jī) AD端。D1D2做輸入保 護(hù)，防止電壓過高。涓流充電”即小電流充電），電池電壓一低就充

18、上一點(diǎn)，一低就充上一點(diǎn)， 一股一股地來，以免電池溫度持續(xù)升高，這對蓄電池來說是很有好處的，因?yàn)?電池內(nèi)部溫度對充放電的影響很大。長時(shí)間電流過大，會(huì)使蓄電池?fù)p害嚴(yán)重。太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)(2019)如圖4-2(b)電流檢測流程圖所示:開始是結(jié)束圖4-2(b)電流系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.3 單片機(jī)STC12C5410AD中AD轉(zhuǎn)換流程圖AD轉(zhuǎn)換流程如圖4-3 :開始圖4-3 AD轉(zhuǎn)換流程圖AD轉(zhuǎn)換部分程序太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2019）#include"STC12C5410AD.h"#define uchar unsigned char unsigned char aa,bb;void d

19、elay(uchar dd)int x,y;for(x=dd;x>0;x-) for(y=100;y>0;y-);unsigned char Read_ADC(unsigned char adcvcc)/將P1O-P1.1設(shè)置成適合AD轉(zhuǎn)換的模式ADC_CONTR = ADC_CONTR|0x80;delay(20);ADC_CONTR = ADC_CONTR&0xE0;ADC_FLAG,ADC_START 位和彳氐 3 位ADC_CONTR = ADC_CONTR&0xf8|adcvcc;1000,0000打開A/D轉(zhuǎn)換電源/延時(shí)20ms/1110,0000消de

20、lay(10);ADC_DATA = 0;ADC_CONTR = ADC_CONTR|0x08; do ; while(ADC_CONTR & 0x10)=0);ADC_CONTR = ADC_CONTR&0xE7;ADC_START位，停止A/D轉(zhuǎn)換 return ADC_DATA; void main()/0000,/設(shè)置當(dāng)前通道號/延時(shí)使輸入電壓達(dá)到穩(wěn)定/清A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器1000ADCS = 1,啟動(dòng)轉(zhuǎn)換/0001,0000等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束/1110,0111清 ADC_FLAG 和P1M0 = 0x03;P1M1 = 0xC3;/里要加上設(shè)置ADC的端口，如）1

21、.0,P1.1設(shè)為ADC 口的話:/0000, 0011用于A/D轉(zhuǎn)換的P1.x 口，先設(shè)為開漏/0000, 0011P1.OP1.1先設(shè)為開漏。斷開內(nèi)部上拉電阻bb=0x01;while(1)aa=Read_ADC(1);/第一路A/D轉(zhuǎn)換;如要改別的路，只要把代入通道改一下.P3=aa;/這是讓A/D的數(shù)據(jù)顯示在P3 口的LCD上.太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2019）4.4 PWM調(diào)制流程圖本設(shè)計(jì)采用PWM脈寬調(diào)制充電方式。PWM具有兩個(gè)主要特點(diǎn)：一是在處 理器和被控系統(tǒng)之間無需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；二是其對噪聲的抵抗能力和強(qiáng)。因其兩 大主要特點(diǎn)，PWM被廣泛應(yīng)用于測量、通信領(lǐng)域中。PWM脈寬調(diào)制充電方

22、式 是通過微處理器的數(shù)字輸出控制模擬電路的。PWM脈沖調(diào)制充電一般分為2步, 先脈沖充電一段時(shí)間，再停止一段時(shí)間，然后不斷地重復(fù)進(jìn)行這2個(gè)步驟。系統(tǒng)通過控制太陽能電池板對蓄電池的一次又一次的充電一段時(shí)間來達(dá)到 將蓄電池充滿的目的，在 PWM脈沖調(diào)制充電過程中，系統(tǒng)控制對蓄電池的充 電，每充一段時(shí)間就會(huì)停止一段時(shí)間，在停止的那段時(shí)間中，蓄電池內(nèi)部會(huì)將通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣重新化臺(tái)， 再被蓄電池吸收，PWM脈沖調(diào)制充 電的目的在于減輕了蓄電池內(nèi)壓，為接下來的蓄電池充電做好準(zhǔn)備，使蓄電池 充電效果更好。PWM脈沖調(diào)制充電具有對蓄電池的充電進(jìn)行在線監(jiān)控的功能， 有效的維護(hù)了蓄電池的壽命。PWM控

23、制技術(shù)就是對脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)， 即通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效的獲得所需要的波形（含形狀和 幅值）。PWM調(diào)制流程圖如圖4-4:是I關(guān)閉PWM結(jié)束圖4-4 PWM調(diào)制流程圖太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2019）PWM波輸出程序如下：#include <stc12c5410ad.h>#define uchar unsigned char占空比分別為25%, 50%#define uint unsigned intuchar code table=0xc0, 0x80;uchar i;void main()CCON=0;CL=0;CH=0;CMOD=0x02;CCAPM0=0

24、x42;CR=1;while(1)for(i=0;i<2;i+)CCAP0H=CCAP0L=table; while(CL!=0xff);)/初始化PCA寄存器/PCA時(shí)鐘源來自系統(tǒng)時(shí)鐘f/2/PCA工作在PWM模式)4.5顯示模塊LCD1602LCD1602負(fù)責(zé)顯示數(shù)據(jù)，LCD1602工作流程圖如圖4-5:圖4-5 LCD1602工作流程圖太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)(2019)LCD1602初始化函數(shù)： void LCD_Init(void) (.LCD_Write_Com(0x38);DelayMs(5);LCD_Write_Com(0x38);DelayMs(5);LCD_Write_Co

25、m(0x38);DelayMs(5);LCD_Write_Com(0x38);LCD_Write_Com(0x08);LCD_Write_Com(0x01);LCD_Write_Com(0x06);DelayMs(5);LCD_Write_Com(0x0C);4.6溫度傳感器/*顯示模式設(shè)置*/*顯示關(guān)閉*/*顯示清屏*/*顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置*/*顯示開及光標(biāo)設(shè)置*/Pt100就是說它的阻值在0度時(shí)為100歐姆，PT100溫度傳感器。是一種 以柏(Pt)作成的電阻式溫度傳感器，屬于正電阻系數(shù)，其電阻和溫度變化的關(guān) 系式如下：R=Ro(1+a T)。方案一，設(shè)計(jì)一個(gè)恒流源通過 Pt100熱電阻，通

26、過檢測Pt100上電壓的變 化來換算出溫度。方案二，采用惠斯頓電橋，電橋的四個(gè)電阻中三個(gè)是恒定的， 另一個(gè)用Pt100熱電阻，當(dāng)Pt100電阻值變化時(shí)，測試端產(chǎn)生一個(gè)電勢差，由 此電勢差換算出溫度。熱電阻也是最常用的一種溫度傳感器。它的主要特點(diǎn)是測量精度高，性能 穩(wěn)定，使用方便，測量范圍為-200C650G完全滿足要求，考慮到鋁電阻的測 量精確度是最高的，所以我們設(shè)計(jì)最終選擇鋁電阻 PT100作為傳感器。該方案采 用熱電阻PT100做為溫度傳感器、AD620作為信號放大器，單片機(jī)直接作為 A/D轉(zhuǎn)換部件，對于溫度信號的采集具有大范圍、高精度的特點(diǎn)。采用DS1302時(shí)鐘芯片產(chǎn)生時(shí)鐘信號，通過單片

27、機(jī)進(jìn)行處理控制，并顯示出 實(shí)時(shí)的時(shí)間，可以用于對溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集。DS1302可以用于數(shù)據(jù)記錄， 特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間 同時(shí)記錄。這種記錄對長時(shí)間的連續(xù)測控系統(tǒng)結(jié)果的分析及對異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的 原因的查找具有重要意義。另外，外接一個(gè)時(shí)鐘芯片 DS1302產(chǎn)生時(shí)鐘信號送入到單片機(jī)中進(jìn)行處理 控制，并將時(shí)間顯示出來，以實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過溫度傳感器采集溫度 信號，經(jīng)信號放大器放大后，送到 A/D轉(zhuǎn)換芯片，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，傳 送給單片機(jī)控制系統(tǒng)，最后經(jīng)過 LCD1602顯示溫度。11太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)(2019)PT100溫度傳感器框圖如圖

28、4-6(a)所示:信號放大AD專換 圖4-6(a) PT100溫度傳感器框圖測溫的模擬電路是把當(dāng)前PT100熱電阻傳感器的電阻值，轉(zhuǎn)換為容易測量的 電壓值，經(jīng)過放大器放大信號后送給 A/D轉(zhuǎn)換器把模擬電壓轉(zhuǎn)為數(shù)字信號后，單 片機(jī)STC12C5410AD再根據(jù)公式換算把測量得的溫度傳感器的電阻值轉(zhuǎn)換為溫 度值，并將數(shù)據(jù)送出到數(shù)碼管進(jìn)行顯示。如圖4-6(b)為PT100作溫度傳感器流程圖：開始圖4-6(b) PT100作溫度傳感器流程圖5 .結(jié)語本設(shè)計(jì)使用清潔的太陽能為負(fù)載進(jìn)行供電，減少傳統(tǒng)資源的使用，減輕環(huán) 境污染。同時(shí)，太陽能是-種取之不盡用之不竭的可再生自然能源，且資源分布 廣泛，各地域均可

29、接收到不同程度的太陽輻射。其發(fā)電形式為電子發(fā)電，無機(jī) 械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，無噪音，穩(wěn)定性好，維護(hù)保養(yǎng)方式簡單，維護(hù)費(fèi)極為低廉。具系12太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2019）統(tǒng)為組件式系統(tǒng)，安裝方便，調(diào)試簡單，易于進(jìn)行不同程度的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在光 伏發(fā)電控制系統(tǒng)中，太陽能充電控制器控制著整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行， 其性能的好壞直接影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常工作。小型光伏發(fā)電控制器系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)主要包括：（1）設(shè)計(jì)以STC12C5410AD單片機(jī)作為控制系統(tǒng)主要控制芯片。亦可作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，鉛酸蓄電池為儲(chǔ)能元件， LCD1602負(fù)責(zé)顯示數(shù)據(jù)?？?制太陽能電池對蓄電池的充電，達(dá)到蓄電池保護(hù)作用。（2）在硬件設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)了單片機(jī)最小電路，充放電電路，A/D轉(zhuǎn)換電路和電壓顯示電路。（3）在軟件設(shè) 計(jì)方面，確定整體系統(tǒng)布局，設(shè)計(jì)系統(tǒng)各個(gè)程序的流程圖 ，按照自頂向下的層次 完成各個(gè)程序模塊的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)待完善的部分主要有幾個(gè)方面：（1）對目前市場上各種單片機(jī)的功 能進(jìn)行進(jìn)一步研究，尋求功能更加強(qiáng)大的主控芯片去代替單片機(jī) STC12C5410AD,對蓄電池進(jìn)行更好的保護(hù)。（2）對蓄電池電壓的采集方式精度較 低，查找資料，尋求采集電壓精度更準(zhǔn)確的電路，更加準(zhǔn)確的