太陽能發(fā)電量的檢測(cè)與計(jì)劃

1、太陽能發(fā)電量的檢測(cè)與設(shè)計(jì)可再生能源太陽能發(fā)電可分為太陽能光發(fā)電 （又稱光伏 ）和太陽 能熱發(fā)電兩大類，后者由于技術(shù)比較復(fù)雜，只能用于比較大的容量， 應(yīng)用受到一定限制， 所以目前實(shí)際應(yīng)用較少。 太陽能光發(fā)電具有取之 不盡，用之不竭，無污染等諸多優(yōu)點(diǎn)， 已成為人類尋求新能源的熱點(diǎn)。 但同時(shí)又存在應(yīng)用間歇性，發(fā)電量與氣候條件有關(guān)的缺點(diǎn)。因此，為 提高太陽能電池的利用率， 實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)電量是很有必要的， 可以及早 發(fā)現(xiàn)太陽能電池工作中出現(xiàn)的異常情況。 這里提出了一種太陽能電池 發(fā)電量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)利用 AT89S52 單片機(jī)控制， 采用霍爾電流傳感器對(duì)太陽能電池的輸出電流測(cè)量， 其突出優(yōu)點(diǎn)

2、是可 以在幾乎不消耗能量情況下，將電流轉(zhuǎn)換為電壓進(jìn)行測(cè)量。1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路如圖 1 所示，主要由太陽能電池組、 霍爾電流傳感 器組成的， I U 轉(zhuǎn)換電路、液晶 1602 組成的顯示裝置、 AT89S52 單片機(jī)構(gòu)成的控制系統(tǒng)，以及鉛酸蓄電池構(gòu)成的儲(chǔ)能系統(tǒng) 5 部分組 成。其工作過程： 太陽能電池接收光照時(shí)， 產(chǎn)生電流，對(duì)蓄電池充電， 單片機(jī)通過穩(wěn)壓裝置由蓄電池提供驅(qū)動(dòng)電壓， 對(duì)太陽能電池產(chǎn)生的電 量進(jìn)行實(shí)時(shí)信號(hào)采集。 由于單片機(jī)只能接收電壓信號(hào)， 所以在信號(hào)接 收前由 IU、UU 轉(zhuǎn)換模塊將信號(hào)調(diào)至合適的電壓。 經(jīng)內(nèi)部運(yùn)算處 理，結(jié)果送 1602 液晶顯示裝置顯示電池發(fā)電量。u

3、hhTJ15Wl £KT1pJ B|>V 丄IS 5 手T"F*i 3爭扯境件電豁I11. 1 A / D轉(zhuǎn)換模塊當(dāng)模擬信號(hào)輸入單片機(jī)后需要轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，由于需要同時(shí)測(cè) 量太陽能電池輸出電壓和電流，故采用ADC0832是8位串行雙通道 A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換精度要依賴于有高穩(wěn)定度的基準(zhǔn)參考電壓， 參考電壓設(shè)定為5 V，由TL431產(chǎn)生。模擬信號(hào)經(jīng)過RC濾波送入 AD輸入端，然后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后串行輸出。1. 2 I / U轉(zhuǎn)換模塊因單片機(jī)1/O接口只能接收05 V的電壓信號(hào)，實(shí)時(shí)采集太陽 能電池輸出電流需要將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)， 由于本系統(tǒng)是光伏 發(fā)電系統(tǒng)的輔助

4、設(shè)備，盡可能降低能量消耗是首要問題。由此霍爾電 流傳感器成為首選，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理進(jìn)行工作，可在幾乎不消耗能 量的情況下將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。本系統(tǒng)采用 TBC10SY型霍 爾電流傳感器，額定輸出電壓為 （±4±05）V，±15 V 雙電源供電， 測(cè)量電流范圍為015 A，基本滿足小型離網(wǎng)光伏系統(tǒng)的應(yīng)用。13 電源設(shè)計(jì)單片機(jī)正常運(yùn)行需要為片內(nèi)的晶體管或場效應(yīng)管供給電源， 使其 工作在相應(yīng)狀態(tài)。 AT89S52 需要一個(gè) 5 V 電源（實(shí)際工作電壓為 36 60 V） ?？捎谜?、穩(wěn)壓方式供電，獲得 45 V 左右的電壓，因本 系統(tǒng)為獨(dú)立發(fā)電，且長期使用，考慮到

5、電源壽命，該裝置由市電或干 電池提供驅(qū)動(dòng)電源不符合實(shí)際， 所以最佳方案應(yīng)該由系統(tǒng)內(nèi)部太陽能 電池的蓄電池供電， 經(jīng)穩(wěn)壓集成塊 7805 穩(wěn)壓為 5 V ，輸入單片機(jī) Vcc 引腳，驅(qū)動(dòng)單片機(jī)及液晶顯示裝置。 TBCl0SY 霍爾電流傳感器， 需±15 V 雙電源供電，同樣采用系統(tǒng)內(nèi)的蓄電池供電經(jīng)穩(wěn)壓集成塊 7805、 7915穩(wěn)壓在±5 V，從而驅(qū)動(dòng)其工作。1 4 輸出顯示模塊電量計(jì)算公式為 Q=UIT ，其中時(shí)間 T 可根據(jù)需要在軟件編程時(shí) 自行確定，如每隔 3 min 采樣一次，經(jīng)內(nèi)部運(yùn)算后送 1602 液晶顯示 發(fā)電量。為了節(jié)約電能，通過設(shè)置繼電器，使液晶顯示器顯示

6、10 s 后自動(dòng)熄滅。2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)完成，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制顯示，整個(gè)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用模塊化思想， 其測(cè)量和顯示程序流程如圖2所示。幷電新蟲示計(jì)館卩涉0” " 顯不車荊計(jì)時(shí)圭也卜一(¥1 2程丿乎換裡3系統(tǒng)測(cè)試分析以200 W的小型離網(wǎng)光伏系統(tǒng)為例，額定電壓 24 V，最大電流6. 18 A,蓄電池200 Ah。設(shè)計(jì)正常放電時(shí)間為 23 d , 06.18 A的電流按比例轉(zhuǎn)換為05V的電壓，由2只電阻構(gòu)成的衰減器，輸 出電壓放大比例由電阻R1和R2的比值決定，設(shè)定U/U轉(zhuǎn)換比例為 5/24，則 R7=10 kQ ,R6+Rp2=48 kQ。根據(jù)電量計(jì)算公式 Q=UIT , 實(shí)驗(yàn)時(shí)間為中午12時(shí)至下午2時(shí)，從顯示電量開始，每隔3 min記 錄一次實(shí)際功率和監(jiān)控系統(tǒng)所顯示的數(shù)據(jù)，各次誤差均小于 3 %，表I給出初始的10次測(cè)量誤差情況，隨電量逐漸增大，誤差變化范圍逐漸縮小表1韌始的 同次雋俁善紓數(shù)諜差/濟(jì)凈數(shù)謨基屜12.9162.6!22M5725132.7982,45斗2J0923752.67102344結(jié)論由AT89S52單片機(jī)、霍爾電流傳感器以及1602液晶等構(gòu)成的 太陽能電池發(fā)電量的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、免維護(hù)、耗 電