太陽能控制器工作原理--光伏發(fā)電技術實驗二

1、太陽能控制器工作原理實驗一、實驗目的(1) 了解太陽能充電控制器的工作原理；(2) 認識太陽能電池板是如何給蓄電池充電；(3) 掌握太陽能充電控制器的工作模式；二、實驗儀器1、太陽能電池板2、光源3、HBSC5I太陽能充電控制器4、蓄電池5、電壓表6、電流表7、連接線8、LED燈三、實驗原理太陽能控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應具備溫度補償?shù)墓δ堋?. 太陽能控制器原理TT:+光電池.丿$f!)!jFY7電壓采集溫度傳感McU電腦主控器T、TW蓄電輸出控制PWM驅動PWM驅動圖3太陽能工作原理圖主要是通過MCU

2、電腦主控器來對整個充電控制器來進行控制。它可以實時的監(jiān)測光電池電壓和蓄電池電壓，以及工作環(huán)境的溫度。然后再發(fā)出MOSFET功率開關管的PWM驅動信號，對開關管的通斷實施控制。它可以實現(xiàn)防止過充、過放、短路過載保護、反接保護、雷電保護以及溫度補償功能。2. 太陽能充電控制器使用說明充電及超壓指示：當系統(tǒng)連接正常，且有陽光照射到光電池板時，充電指示燈為綠色常亮，表示系統(tǒng)充電電路正常；當充電指示燈出現(xiàn)綠色閃爍時，說明系統(tǒng)過電壓，蓄電池開路，檢查蓄電池是否連接可靠，或充電電路損壞。充電過程使用了PWM方式，如果發(fā)生過放動作，充電先要達到提升充電電壓并保持10分鐘，而后降到直充電壓保持10分鐘，以激活蓄

3、電池，避免硫化結晶，最后降到浮充電壓。如果沒有發(fā)生過放，將不會有提升充電方式，以防止蓄電池失水。這些自動控制過程將使蓄電池達到最佳充電效果并保證或延長其使用壽命。蓄電池狀態(tài)指示：蓄電池電壓在正常范圍時，狀態(tài)指示燈為綠色常亮；充滿后狀態(tài)指示燈為綠色慢閃；當電池電壓降到欠壓時狀態(tài)指示燈變?yōu)槌赛S色；當蓄電池電壓繼續(xù)降低到過放電壓時，狀態(tài)指示燈變?yōu)榧t色，此時控制器將直接關閉輸出，提醒用戶及時補充電能。當電池電壓恢復到正常工作范圍內時，將自動使輸出開通，狀態(tài)指示燈變?yōu)榫G色。負載指示：當負載開通時，負載指示燈常亮。如果負載電流超過了控制器1.25倍的額定電流60秒時，或負載電流超過控制器1.5倍的額定電流

4、5秒時，指示燈為紅色慢閃，表示過載，控制器將關閉輸出。當負載或負載側出現(xiàn)短路故障時，控制器將立即關閉輸出，指示燈快閃。出現(xiàn)上訴現(xiàn)象時，用戶應當仔細檢查負載連接情況，斷開有故障的負載后，按一次按鍵，30秒后回復正常工作，或到第二天可以正常工作。3. 各種功能的實現(xiàn)（1）防止過充：當開始充電時或者充電過程中，MCU電腦主控芯片根據蓄電池的電壓和充電電流調整充電電壓，當充電電流比較小，蓄電池電壓達到13.2V時，充電電壓降至13.2V形成一種動態(tài)的平衡，使充電無法繼續(xù)進行。（2）防止過放：當蓄電池電壓降到11.1V時，輸出保護及功率驅動輸出電壓為0使Q2停止工作，從而斷開輸出。（3）過放提升充電:M

5、CU電腦主控芯片檢測到蓄電池有過放，PWM功率驅動元件給Q1的驅動信號的占空比增大，使充電電壓提升到14.6V（25°C時）。（4）短路保護或者過載保護：當MCU電腦主控芯片檢測到電流傳感器過流信號，輸出保護及功率保護驅動立即輸一個0V電壓，停止Q2工作，以此保護線路不受損壞。（5）反接保護：在太陽能電池中都加入二極管，本產品在太陽能電池和蓄電輸出電路的正極串聯(lián)兩個IN4001，以此來保護電路不受損壞。（6）雷電保護：在太陽能電池電路中并聯(lián)一個瞬態(tài)抑制二極管（TVS）P6KE62CA保護器件。（7）溫度補償：在電路中串聯(lián)一個溫度傳感器T1,以此來調節(jié)充電電壓。4. 工作模式設置設置方

6、法：按下開關設置按鈕持續(xù)5秒，模式（MODE）顯示數(shù)字LED閃爍，松開按鈕,每按一次轉換一個數(shù)字，直到LED顯示的數(shù)字對上用戶從表中所選用的模式對應的數(shù)字即停止按鍵，等LED數(shù)字不閃爍即完成設置。每按一次按鈕，LED數(shù)字點亮，可觀察到設置的數(shù)值。純光控“0”模式：當沒有陽光時，光強降到啟動點，控制器延時10分鐘確認啟動信號后，開通負載，負載開始工作；當沒有陽光時，光強降到啟動點，控制器延時10分鐘確認關閉輸出信號后關閉輸出，負載停止工作。光控+延時方式（“1”-“9”，“0.”-“5.”）：啟動過程同前。當負載工作到設定的時間就關閉負載，時間設置見下表。光控優(yōu)先。（即在輸出負載的過程中，如過檢

7、測到光信號，則延時10min關閉負載輸出）通用控制方式“6.”：此方式僅取消光控、時控功能、輸出延時以及相關的功能，保留其他所有功能，作為一般的通用控制器使用。調試方式“7.”：用于系統(tǒng)調試使用，與純光控模式相同，只取消了判斷光信號控制輸出的10min延時，保留其他所有功能。有光信號即接通負載，無光信號即關閉負載，方便安裝調試時檢查系統(tǒng)安裝的正確性。HBSC5I太陽能充電控制器模式調節(jié)表模式LED數(shù)碼模式LED數(shù)碼模式LED數(shù)碼光控0光控+6小時關6光控+12小時關2.光控+1小時關1光控+7小時關7光控+13小時關3.光控+2小時關2光控+8小時關8光控+14小時關4.光控+3小時關3光控+

8、9小時關9光控+15小時關5.光控+4小時關4光控+10小時關0.通用控制模式6.光控+5小時關5光控+11小時關1.調試模式7.四、預習要求（1）提前閱讀試驗原理部分，了解控制器的工作方式；（2）熟悉功率開關管MOSFET的工作方式和工作條件；（3）適當?shù)牧私鈫纹瑱C（MCU）的工作方式；五、實驗步驟1、檢查實驗臺，確認所有的開關是斷開的，所有連線已經拔掉；2、取出三對連接線，三根根紅線和三根黑線。把用作直流負載的LED燈的電源引入插孔和充電控制器下面代表負載輸出的紅黑插孔連接上。然后把測量負載電壓的插孔和試驗臺上面的任意一個直流電壓表連接起來。最后把測量負載電流用的插孔和試驗臺上面的任意一個

9、直流電流表相連。3、打開充電控制器下方中間的開關（蓄電池的開關）。此時可以看到充電控制器中間的綠燈亮，代表蓄電池的電源接入。同時LED數(shù)碼管亮，上面顯示的是控制器的初始控制模式。按住模式（MODE）調節(jié)按鈕5秒鐘，等數(shù)字閃爍時再開始按調節(jié)按鈕，直到LED數(shù)碼管顯示想要的模式就停下。這里以模式“7.”為例。4、接入電源，確認電源信號燈已亮。這里接入的是220V的交流電源，用來給光源以及電流表和電壓表供電。5、這時可以看見控制器上代表輸出的負載燈已經發(fā)亮，代表已經開始輸出負載電壓。這時可以看見負載用的LED燈發(fā)亮，同時連入的電壓表、電流表都有數(shù)值顯示，這代表了輸出電壓和電流。6、把光源調整好角度，

10、使光源的白熾燈泡正對電池板，而且要保持適當?shù)木嚯x使燈光能覆蓋到電池板的全部。7、把光源的電源打開并且把光度調節(jié)旋鈕調到最大，使光源達到最亮。此時把控制器下面的第一個開關（代表光電池電壓輸入的開關）打開，此時控制器上代表光電源輸入的燈變亮，同時代表負載輸出的燈馬上熄滅而且負載LED燈熄滅，電壓表、電流表無數(shù)值顯示。說明有光電源的輸入，沒有負載電壓的輸出。8、熄滅光源，此時控制器上代表光電源輸入的燈熄滅。代表負載輸出的燈發(fā)亮，而且負載用LED燈開始發(fā)亮，代表了有負載電壓的而輸出。這就是模式“7.”的工作方式。即有光電源就關閉負載輸出，沒有光電源就打開負載輸出。9、關掉控制器下面的蓄電池接入開關、光電源接入開關以及220V交流電源的總開關。拔掉所有的連線，把實驗裝置都復為原位。六、實驗報告依次選擇控制器的“7.”、“6.”和“0”模式來做實驗，觀察它們工作方式上的差別和共同點。填寫下表：模式016.7.工作方式不同點相同點七、注意事項（1）光源不要太靠近光電池板，這樣會使光源不能覆蓋到整個電池板從而使光電池的發(fā)電不充分，使測得數(shù)據與實際情況有所偏差；盡量使光源正對光電池板。（2）在調節(jié)控制器的工作模式的時候，最好關閉負載輸出開關和光電源輸入開關，盡量做到不帶電操作。（3）控制器