太阳能发电量的检测与设计

2013-01-21

核心提示：可再生能源太阳能发电可分为太阳能光发电(又称光伏)和太阳能热发电两大类，后者由于技术比较复杂，只能用于比较大的容量，应用受到一定限制，所以目前实际应用较少。

可再生能源太阳能发电可分为太阳能光发电(又称光伏)和太阳能热发电两大类，后者由于技术比较复杂，只能用于比较大的容量，应用受到一定限制，所以目前实际应用较少。太阳能光发电具有取之不尽，用之不竭，无污染等诸多优点，已成为人类寻求新能源的热点。但同时又存在应用间歇性，发电量与气候条件有关的缺点。因此，为提高太阳能电池的利用率，即时监控发电量是很有必要的，可以及早发现太阳能电池工作中出现的异常情况。这里提出了一种太阳能电池发电量即时监控系统的设计方案。系统利用AT89S52单片机控制，采用霍尔电流传感器对太阳能电池的输出电流测量，其突出优点是可以在几乎不消耗能量情况下，将电流转换为电压进行测量。

1系统硬件设计

主要由太阳能电池组、霍尔电流传感器组成的，I／U转换电路、液晶1602组成的显示装置、AT89S52单片机构成的控制系统，以及铅酸蓄电池构成的储能系统5部分组成。其工作过程：太阳能电池接收光照时，产生电流，对蓄电池充电，单片机通过稳压装置由蓄电池提供驱动电压，对太阳能电池产生的电量进行即时信号采集。由于单片机只能接收电压信号，所以在信号接收前由I／U、U／U转换模组将信号调至合适的电压。经内部运算处理，结果送1602液晶显示装置显示电池发电量。

1．1A／D转换模组

当类比信号输入单片机后需要转换为数码信号，由于需要同时测量太阳能电池输出电压和电流，故采用ADC0832是8位元串行双通道A／D转换器，A／D转换精度要依赖于有高稳定度的基准参考电压，参考电压设定为5V，由TL431产生。类比信号经过RC滤波送入AD输入端，然后进行模数转换后串行输出。

1．2I／U转换模组

因单片机I／O接口只能接收0～5V的电压信号，即时采集太阳能电池输出电流需要将电流信号转换为电压信号，由于本系统是光伏发电系统的辅助设备，尽可能降低能量消耗是首要问题。由此霍尔电流传感器成为首选，根据霍尔效应原理进行工作，可在几乎不消耗能量的情况下将电流信号转换为电压信号。本系统采用TBCl0SY型霍尔电流传感器，额定输出电压为(±4±0．5％)V，±15V双电源供电，测量电流范围为O～15A，基本满足小型离网光伏系统的应用。

1．3电源设计

单片机正常运行需要为片内的电晶体或场效应管供给电源，使其工作在相应状态。AT89S52需要一个5V电源(实际工作电压为3．6～6．0V)。可用整流、稳压方式供电，获得4．5V左右的电压，因本系统为独立发电，且长期使用，考虑到电源寿命，该装置由市电或干电池提供驱动电源不符合实际，所以最佳方案应该由系统内部太阳能电池的蓄电池供电，经稳压集成块7805稳压为5V，输入单片机Vcc引脚，驱动单片机及液晶显示装置。TBCl0SY霍尔电流传感器，需±15V双电源供电，同样采用系统内的蓄电池供电．经稳压集成块7805、7915稳压在±15V，从而驱动其工作。