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基于微电压调节的太阳能充放电系统设计

发布时间:2020-06-30 19:12:25 阅读: 来源:蒸锅厂家

摘要:基于微电压调节的太阳能充放电系统,是以微控制器LPCI114为核心的太阳能电池板充放电电路,是实现高效率的智能充放电设计方案。微电压调节理论整合了经典电压回授法和多种太阳能最大功率点追踪思想,利用简单合理的DC/DC平衡技术,充分考虑系统功耗等问题,以简单的电路设计和创新的软件思想实现更高效率的太阳能系统。随着能源危机的加剧,高效率、低成本的太阳能系统备受社会关注,其在民用、交通等领域的运用也更加重要。关键词:太阳能;微电压;最大功率点追踪;LPC1114;DC/DC引言 太阳能作为一种绿色能源已经应用到各个领域,如家庭、交通,工业等,作为其核心的技术,充放电系统研究已经日趋成熟。但是随着能源危机的加剧,低成本、高效率等思想使人们对系统的要求越来越苛刻。本文就是致力于这一点,充分考虑系统的可靠性、稳定性、低功耗和低成本等要求,设计了一种简单可行的光伏电池系统。该系统通过对蓄电池供电或直接通过光伏电池板供电,来满足小功率设备的用电需求。1 理论分析 图1所示为独立太阳能电池系统的架构图。主要由电阻分压网络、电源和复位模块、充电控制模块、放电控制模块、微处理器、输出驱动模块、时钟和显示模块以及用电切换模块构成。

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1.1 光伏电池板特性 光伏电池是一种典型的非线性器件,其电路图如图2所示。为了描述其工作状态将其用图2(a)所示的等效电路来描述。

光伏电池的光电流可视为电流源,Rs为串联电阻,Rsh为旁漏电阻,R是电池外的负载电阻。Rs主要由电池的体电阻、表面电阻、电极电阻和电极与硅表面间接接触电阻所组成。Rsh为旁漏电阻,由硅片边缘不清洁或体内的缺陷引起。理想的太阳能电池,Rs很小,Rsh很大。由于Rs、Rsh分别串联与并联在电路中,进行理想计算时,可以忽略不计。所以,理想等效电路如图2(b)所示。 由于受到光照、电池阵列结温度及负载的影响,太阳能电池输出电压和电流也随之发生改变,相关功率也随之变化。一定光照强度下,太阳能电池的输出特性曲线如图3所示。

其中,Isc为短路电流,Voc为开路电压,Vm为最佳工作点电压,Pm为电池板输出的最大功率。由于电池板受到日照、温度等外部环境的影响,其最大功率点不断发生变化。研究表明:输出特性曲线近似为矩形,即低压段近似为恒流源(平稳),接近开路电压时近似为恒压源(陡峭);开路电压近似同温度成反比,短路电流近似同日照强度成正比,输出功率随着光强和温度呈非线性变化;输出功率在某一点达到最大值,该点即为太阳能电池板的最大功率点,且随着外界环境的变化而变化。

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