1引言

經(jīng)濟發(fā)展必然帶來一些陣痛，比如能源消耗，雖然人們的生活水平日益提高，但不可否認(rèn)的是，全世界都在面臨著能源緊張的問題，各種資源的緊缺導(dǎo)致能源價格上漲，也在側(cè)面制約著國家經(jīng)濟的發(fā)展。于是可再生能源開始成為人們研究和開發(fā)的對象，比如風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮艿?，其中，太陽能是發(fā)展最迅速的一種。因其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

從我國情況來看，2/3以上國土面積的年日照時間在2200h以上，年輻射總量在502萬kJ/m2以上，為太陽能的利用創(chuàng)造了豐富的資源和有利條件。因此，如何將清潔能源太陽能融入人們的日常生活，就顯得尤為重要了。

2系統(tǒng)控制設(shè)計

本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

系統(tǒng)包括太陽能電池供電電路、市電供電電路、蓄電池及其充電電路、單片機及其外圍電路等構(gòu)成。太陽能電池的電流經(jīng)電流檢測電路檢測大于30mA時（即陽光足夠強），單片機控制充電控制接入電源為太陽能電池經(jīng)過DC/DC變換后電源，該電源向蓄電池充電。當(dāng)單片機檢測到陽光較弱時，再檢測蓄電池電壓，若蓄電池電壓足夠高，有蓄電池向負載供電，系統(tǒng)停止向蓄電池充電；若若蓄電池電壓較低，市電經(jīng)AC/DC變換后經(jīng)充電控制電路向蓄電池充電，再由蓄電池向負載供電。單片機及其外圍電路包括PICI6C71、按鍵電路、報警電路和液晶顯示電路。報特種系統(tǒng)工作異常報警、蓄電池欠壓報警等。為節(jié)省系統(tǒng)功耗采用液晶顯示電路顯示太陽能電池電流、蓄電池電壓、系統(tǒng)工作狀態(tài)等信息。

本系統(tǒng)用太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換成直流電后，經(jīng)充電電路存儲到蓄電池，再經(jīng)過放電電路，按不同的供電要求供給不同的直流負載。為保證系統(tǒng)正常工作，設(shè)計了檢測單元、保護單元、控制單元、顯示單元及報警單元等。為保持太陽能電池輸出功率最大，又考慮到蓄電池不同電量時的電流接受能力。提高蓄電池使用效率、延長蓄電池壽命，需要制定適應(yīng)太陽能電池和蓄電池變化的充電策略，有效、科學(xué)地控制蓄電池的充、放電電流。本系統(tǒng)利用太陽能電池的輸出特性和蓄電池的充放電特性，對充電電路采取兩段不同策略的充電控制，即初充電和維持充電兩段。初充電時，蓄電池電量少，端壓處于下限值，但電流接受能力較大。此階段蓄電池的電流接受能力大于太陽能電池的輸出能力，可以采取快充；快充階段結(jié)束后，太陽能電池的輸出能力已超出蓄電池的接受能力，控制器將轉(zhuǎn)人維持充電階段。此時蓄電池采取浮充，即恒壓充電，以保持電量。此時充電電路需提供合適的浮充電壓。浮充電壓既要足夠大，以補償蓄電池的自放電電流；又不能過大，以免導(dǎo)致蓄電池內(nèi)部因過充而發(fā)生化學(xué)成份的分解。在適當(dāng)?shù)母〕錉顟B(tài)下，能大大提高全封閉免維護鉛酸蓄電池穩(wěn)定工作的壽命：且電壓即使只有5％的偏差，也會使蓄電池的壽命減半。

另外要合理考慮溫度變化范圍，因為鉛酸蓄電池的電壓特性具有明顯的負溫度系數(shù)，充電器應(yīng)根據(jù)蓄電池的溫度系數(shù)給予某種形式的補償。對蓄電池采用電流檢測來修正放電控制點，防止蓄電池深度放電。蓄電池的保護控制單元具有可調(diào)節(jié)的充電控制和過充、過放保護。蓄電池檢測單元能對蓄電池的電壓、電流和，溫度自動監(jiān)測，并由電量顯示單元顯示出來。如有異常，報警單元及時報警。在系統(tǒng)中還設(shè)計了太陽能電池的電壓檢測、反接保護、接線錯誤報警及系統(tǒng)的過載保護和負載短路保護等。通過電流檢測電路、太陽能供電控制電路、充電控制電路、市電供控制電路、太陽能電池檢測電路、充電控制電路等模塊研究，對蓄電池電壓、太陽能電流等數(shù)據(jù)的采集和相應(yīng)條件的設(shè)定，通過結(jié)果判斷來控制太陽能供電控制電路或市電供電控制電路的輸入；將供電裝置用作電動門窗、路燈、戶外廣告牌裝置的動力。

由于本系統(tǒng)采用兩路供電，保證在長期陰雨天氣時由市電供電，晴天時由太陽能供電，起到環(huán)保、節(jié)能的效果，真正把環(huán)保節(jié)約型能源應(yīng)用于民用，打破了自動門窗行業(yè)、路燈、戶外廣告牌裝置利用市電作為唯一供電來源的狀況，又有效解決了太陽能又可能因為長期陰雨天氣而無法使用的情況，真正做到惠于民又利于國。