摘要：本控制器主要是從太陽能光伏系統(tǒng)的充電效率低、系統(tǒng)功能不完善等常見問題出發(fā)，在對(duì)常規(guī)的控制器的學(xué)習(xí)和分析的基礎(chǔ)上，提出充分利用PIC16F系列單片機(jī)的特點(diǎn)來完善控制器在充放電控制、數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)、通信等功能。通過系統(tǒng)總體規(guī)劃與控制方法的研究設(shè)計(jì)了一種工作穩(wěn)定、效率高、功能完善、智能化的太陽能控制器。

關(guān)鍵詞：太陽能；PIC單片機(jī)；控制器；蓄電池

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 （2012） 21-0000-02

進(jìn)入新世紀(jì)，工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展迅速，人類活動(dòng)范圍擴(kuò)大，這對(duì)能源的需求量隨之放大。世界能源問題突現(xiàn)，各國(guó)都重視能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新，特別是清潔能源的發(fā)展。近十年來，我國(guó)重視太陽能、生物能等新能源方面的開發(fā)與利用。

相對(duì)火電、水電和核電的各自的缺點(diǎn)，太陽能發(fā)電的兩優(yōu)勢(shì)比較明顯。一是蘊(yùn)藏豐富不會(huì)枯竭；二是安全干凈，不會(huì)有危險(xiǎn)和破壞環(huán)境。同時(shí)太陽能電池原料—硅的獲取資源豐富；電池轉(zhuǎn)化效率不斷提高，成本降低，使之太陽能的應(yīng)用得以推廣。重點(diǎn)在小型太陽能電站、大型并網(wǎng)電站、建筑光伏玻璃幕墻、太陽能路燈、通信衛(wèi)星供電系統(tǒng)等供電領(lǐng)域展開廣泛應(yīng)用。

在太陽能發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用過程中，充電效率的提高，系統(tǒng)壽命的延長(zhǎng)主要在于控制器的性能優(yōu)劣。太陽能控制器是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其主要完成對(duì)畜電池的充電和放電控制，使發(fā)電系統(tǒng)始終處于發(fā)電的最大功率點(diǎn)附近，以獲得最高效率。以及過充、過放等情況出現(xiàn)時(shí)的保護(hù)。所以本文從關(guān)鍵問題的解決及系統(tǒng)的綜合管理入手，開發(fā)出了一種適應(yīng)性強(qiáng)、智能化程度高的太陽能控制器。

1 系統(tǒng)概述

智能型控制器的主電路同其他控制器一樣，也可以是并聯(lián)型、串聯(lián)型、PWM型和多路型。該控制器采用高速CPU微處理器和高精度A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成一個(gè)微機(jī)數(shù)據(jù)采集和檢測(cè)控制系統(tǒng)，既可快速實(shí)時(shí)采集光伏系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)，又可詳細(xì)積累光伏系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，為評(píng)估光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性及檢驗(yàn)系統(tǒng)部件質(zhì)量的可靠性提供準(zhǔn)確而充分的依據(jù)。此外，該控制器還具有串行通信數(shù)據(jù)傳輸功能，可將多個(gè)光伏系統(tǒng)子站進(jìn)行集中管理和遠(yuǎn)距離控制。

智能型控制器的主要功能：

1.1 蓄電池充電控制

采用先進(jìn)的“強(qiáng)充（BOOST）/遞減（TAPER）/浮充（FLOAT）自動(dòng)轉(zhuǎn)換充電方法”，依據(jù)蓄電池組端的電壓變換趨勢(shì)自動(dòng)調(diào)整充電電流，或控制多路太陽能電池方陣的依次接通或切離，既可充分利用寶貴的太陽能電池資源，又可保證蓄電池組安全而可靠地工作。

1.2 蓄電池過放電控制

當(dāng)蓄電池發(fā)生過放電時(shí)，自動(dòng)切斷負(fù)載，以保護(hù)蓄電池。

1.3 數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)

采用高精度12位串行A/D轉(zhuǎn)換器，對(duì)“當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)”進(jìn)行實(shí)時(shí)快速采集，并存至掉電不丟失數(shù)據(jù)的EEPROM存儲(chǔ)器中。該存儲(chǔ)器還可保存前100d的“歷史數(shù)據(jù)”?！爱?dāng)前數(shù)據(jù)”、“歷史數(shù)據(jù)”及“控制設(shè)置參數(shù)”等可由4*4矩陣按鍵選擇，并由16*2字符液晶顯示器顯示工作狀態(tài)及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

1.4 通信功能

主站與每臺(tái)控制器可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。

2 智能型控制器控制電路的硬件結(jié)構(gòu)

智能型控制器控制電路的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。采用以PIC單片機(jī)為核心控制單元，采用MOS管作為充、放電控制管和保護(hù)管，減少了系統(tǒng)功耗和開關(guān)工作速度。