2021獨(dú)立光伏照明控制系統(tǒng)

獨(dú)立光伏照明控制系統(tǒng)引言據(jù)調(diào)研地處高原的青海玉樹、果洛等牧區(qū)由于人口稀少、居住分散等諸多因素，因而國家電網(wǎng)沒有接入，造成這些地區(qū)嚴(yán)重缺電，甚至部分地區(qū)是無電生活，太陽能是取之不盡、用之不竭的清潔能源，剛好這些高原地區(qū)最大的特征就是光照十分充足，因此類似這些地區(qū)使用太陽能是今后能源的重要發(fā)展LED50~200lm/W，100,000h，作為冷光源熱功耗很小，不含汞，鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)，有利于環(huán)保，LEDLED照明方式是高原牧區(qū)今后照明的首選。一個(gè)完整的小光伏系統(tǒng)，由太陽能電池、蓄電池、控制電路及照明系統(tǒng)構(gòu)成。在這個(gè)系統(tǒng)中需要解決三個(gè)主要問題，第一：LEDLED的電流決定，LEDLEDLED的驅(qū)動(dòng)需要提供恒流電源。第二：蓄電池的過充電和過放電都會(huì)引起蓄電池壽命嚴(yán)重縮短，所以必需采取措施防止蓄電池的過充電和過放電。第三：必需強(qiáng)調(diào)節(jié)能，有效延長照明時(shí)間。[1A/D、D/A系統(tǒng)，電路復(fù)雜、體積大、成本高、易損壞維護(hù)困難等缺點(diǎn)[5][6][7]TL431進(jìn)行控制，[8]MPPT算法控制的[9[10[11][12[14STC12C5A60S2單片機(jī)的智能光伏照A/D、PWMLED亮度控制，整個(gè)控制系統(tǒng)電路簡單、體積小、成本低、不易損壞等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)功能介紹U14.3V0.1LEDU=10.8V時(shí)，控制器自動(dòng)切斷放電回路，防止蓄電池過放電，保護(hù)蓄電池。920點(diǎn)開始供電，在調(diào)試過程2021150mALED即可，210230mALED，0150mALED(當(dāng)然實(shí)際使用時(shí)沒必要通晚供電，根據(jù)休寢時(shí)間人為關(guān)燈。)LED路燈在各時(shí)段內(nèi)光照度基本一致并提高蓄電池供電時(shí)間，控制器控制恒流電路使電流基本恒定。系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)框架LEDLEDLCD構(gòu)成。如1所示。Figure1.FramediagramofintelligentsolarLEDstreetlampcontrolsystem圖1.智能太陽能LED路燈控制系統(tǒng)框架圖STC12C5A60S21T型單片機(jī)，是高速、低功805160KFlash，1KRAM，MAX810專用復(fù)位電路，2PWM，810A/D轉(zhuǎn)換等資源，特別適合本設(shè)計(jì)需求。20W18V12V7.2AH蓄電池，230mALEDLED陣列。LCDLCD。充電電路設(shè)計(jì)用Flyback變換器將太陽能電池板和蓄電池連接起來，根據(jù)當(dāng)前時(shí)間及蓄電池端電壓，STC12C5A60S2輸出PWM信號(hào)控制Q1開關(guān)管，達(dá)到充電回路的通斷及充電電流大小的控制，當(dāng)蓄電池端電壓達(dá)到14.4V停止充電。如圖2所示。放電電路設(shè)計(jì)LEDLED的驅(qū)動(dòng)應(yīng)盡可能地保持電流恒CukLED的方案，其電路框圖如3所示。CukLEDLED的工作電源由蓄電池提供，因此它在工作時(shí)輸出的電壓并非恒定，而是在一定范圍內(nèi)變化，所以要求驅(qū)動(dòng)電路能夠在較寬的輸入電壓范圍內(nèi)均能正常工作。Cuk變換電路在滿足較寬的輸入電壓的同時(shí)，使經(jīng)過變換后的輸入電壓得到了提升，從而滿足了串聯(lián)LED工作電壓較高的要求。根據(jù)當(dāng)前時(shí)間和蓄電池端電壓，STC12C5A60S2輸出PWM信號(hào)控制Q2開關(guān)管，決定是否接通供電回路，及調(diào)整PWM的占空比調(diào)節(jié)LED的亮度。Figure2.Chargingcircuit圖2.充電電路Figure3.Powersupplycircuit圖3.供電電路系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件分主程序和中斷服務(wù)程序。主程序的主要任務(wù)是控制充電、過充保護(hù)、供電、亮度調(diào)節(jié)、LCD4所示。中斷服務(wù)程序中主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)鐘調(diào)整。流程如圖5所示。運(yùn)行測試該系統(tǒng)在晴天進(jìn)行了測試，如69點(diǎn)開始，經(jīng)610.8V14.4V20點(diǎn)前蓄電池端電壓基本不變。從620點(diǎn)開始，2021點(diǎn)、0150mA供電，210230mA供電，從61120210210點(diǎn)蓄電池端電壓變化較快，這與蓄電池放電特性及采取的放電策略一致，不僅實(shí)現(xiàn)了分時(shí)間段不同恒流供電的目的，而且起到了過放電保護(hù)作用。Figure4.Flowchartofmainprogramofthesystem圖4.系統(tǒng)主程序流程圖Figure5.Flowchartofinterruptserviceprogram圖5.中斷服務(wù)程序流程圖Figure6.Charginganddischargingcurvesofstoragebattery圖6.蓄電池充放電曲線結(jié)束語從前面測試數(shù)據(jù)看，該系統(tǒng)對(duì)一路LED燈分時(shí)間段以150mA、230mA可連續(xù)供電11