太陽能和市電互補(bǔ)供電系統(tǒng)

張聰 廖世賢 吳偉兵

摘要：為了更好地利用太陽能，減小市電電網(wǎng)的壓力，設(shè)計(jì)了太陽能和市電互補(bǔ)供電系統(tǒng)。本系統(tǒng)有兩路電源，一路來源于市電，另一路來源于太陽能，兩路電源并聯(lián)向負(fù)載供電。同時以STC12C5A60S2單片機(jī)為控制單元，應(yīng)用AD檢測蓄電池的電量，可控制系統(tǒng)工作于太陽能單獨(dú)供電、市電單獨(dú)供電以及太陽能和市電并聯(lián)供電三種模式。太陽能電池板可自動跟蹤太陽光，利用光敏電阻檢測太陽光的照射角度，使太陽能電池板保持與太陽光照射方向垂直。本文網(wǎng)絡(luò)版地址：http：//www.eepw.com.cn/ article/164394.htm

關(guān)鍵詞：太陽能；互補(bǔ)供電；光敏電阻；單片機(jī)

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.9.015

引言

太陽能是人類可以利用的最豐富能源，取之不盡，用之不竭，無論何處都可以開發(fā)利用，不存在運(yùn)輸問題。太陽能是一種清潔能源，在開發(fā)和利用時，不會產(chǎn)生廢渣、廢水和廢氣，也沒有噪音，更不會影響生態(tài)平衡。太陽能作為一種可再生清潔能源，其開發(fā)利用對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)有重要意義。我國在太陽能的開發(fā)利用方面起步比較晚，還有很大的發(fā)展空間。目前開發(fā)利用太陽能不存在技術(shù)問題，對解決電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急問題有一定的幫助。

應(yīng)用太陽能最簡單的方法，就是把太陽能轉(zhuǎn)換為電能儲存在蓄電池中，然后向用電器供電。但太陽能發(fā)電效率易受天氣影響，可能會出現(xiàn)由于蓄電池電量不足導(dǎo)致用電器停止工作。為了避免這種問題出現(xiàn)，本文介紹了太陽能和市電互補(bǔ)供電設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)可根據(jù)蓄電池的剩余電量自動切換供電模式，并且太陽電池板可自動跟蹤太陽光，在保證用電器不斷電的情況下，最大限度利用了太陽能。

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

太陽能和市電互補(bǔ)供電系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。220V市電經(jīng)過降壓、整流、濾波電路得到低壓直流電，再經(jīng)過Buck電路穩(wěn)壓得到所需電壓；太陽能電池板通過充電電路把電能存儲到蓄電池中，蓄電池的電壓經(jīng)過Buck電路穩(wěn)壓得到所需電壓。兩個Buck電路的輸出通過MOS管與負(fù)載連接。以STC12C5A60S2為控制中心的單片機(jī)具有AD檢測和PWM輸出功能，單片機(jī)AD用于檢測蓄電池的電量，當(dāng)電量變化時，可改變系統(tǒng)的工作模式。在太陽能電池板的東、西方向各安裝一個光敏電阻，用于檢測太陽光照射方向的變化，從而調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)帶動太陽能電池板轉(zhuǎn)動，使電池板始終保持與太陽光照射方向垂直。

（5）

恒壓充電狀態(tài)電池端對應(yīng)的電壓為（其中 =50nA）：

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)以STC12C5A60S2單片機(jī)為控制中心，程序流圖如圖6所示。單片機(jī)通過AD檢測蓄電池的電量，當(dāng)電量低于75%時，市電單獨(dú)供電；當(dāng)電量為75%～90%時，太陽能和市電并聯(lián)供電；當(dāng)電量高于90%時，太陽能單獨(dú)供電。同時，單片機(jī)通過AD檢測東、西方向光敏電阻的阻值來調(diào)整電機(jī)，直至太陽能電池板與太陽光照方向垂直。

結(jié)論

系統(tǒng)利用了單片機(jī)控制技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)、電源技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了太陽能和市電互補(bǔ)供電功能，根據(jù)蓄電池剩余電量的多少，系統(tǒng)可工作于太陽能單獨(dú)供電、市電單獨(dú)供電以及太陽能和市電并聯(lián)供電三種模式。系統(tǒng)具有自動跟蹤太陽光功能，太陽能電池板始終與太陽光照射方向垂直，最大限度利用了太陽能。系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)，安全可靠性高，價格低廉，有較好的推廣性，可應(yīng)用到室外低壓場合。隨著太陽能轉(zhuǎn)換效率的提高、轉(zhuǎn)換設(shè)備價格的降低，這種雙電源供電系統(tǒng)可以作為小型動力設(shè)備的電源，并起到不間斷電源的作用。

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