基于LPC2478的实用型太阳能发电控制系统

　　DC/DC、MPPT电路

　　系统所采用光伏电池正常工作电压10~14V，工作电流1A左右，所采用的蓄电池为12V-7AH，由于 12V的蓄电池一般需要13~15V的电压为之充电，而光伏电池如果不经过DC/DC处理，无法保证为蓄电池稳压充电。因此设计通过BOOST升压电路将光伏电池电压升高20V(大功率步进电机需要较大电压，此处可以为将来系统升级做准备)，然后降压到14V为蓄电池稳压充电，电路图如图4所示。

　　在图4中，电路左端为光伏电池，右端输出电压为Uo，需要得到右端Uo=20V。

　　(1)首先通过并联50KW、10KW电阻组成的电路，并对10KW电阻两端进行A/D采集，采集电压为Uad1，间接得到蓄电池两端电压Uin=6Uad1;

　　(2)Uo要求为20V，通过Uo = Uin/(1-D)可计算出需要的D(Q1的占空比)，输出控制PWM1波形，由于所采用的大功率MOSFET驱动电压要求为15V，所以PWM1需要经过上拉电压15V和光电耦合器TLP521-1组合电路来控制Q1。

　　(3)通过R5、R6组成的电路(原理同R3、R4，如图4)采集R6两端电压Uad2，间接得到Uo=6 Uad2，将Uo与20V比较，即时调整实际的D值，使得D=D-△D或D=D+△D(△D取PMW脉冲周期的5%)，然后延时、采集、判断，直到得到精确的占空比D，能够准确输出电压Uo=20V。

　　(4)在输出电压基本稳定的基础上，设置Q4的PWM2，改变R7扰动电阻的占空比，来改变输出电流，通过对R8两端电压的A/D采集，采集电压Uad3，得到电路总电流I=Uad3/R8，因此得到太阳能电池输出总功率P=Uin×I(因为电路是电流连续工作，电感上的纹波电流可以小到接近平滑的直流电流，C1电流可忽略，甚至电容C1可除去，且光伏电池左端的采集电阻相当大，电流极小，亦可忽略)，改变光伏电池即时输出实际功率，来实现MPPT。

　　蓄电池充放电控制电路

　　白天，继电器1、继电器2、继电器3都为常开状态A，光伏电池为蓄电池1充电，蓄电池1不工作，蓄电池2为ARM和步进电机供电，负载(路灯)不工作。夜晚(或光线很差)，继电器1、2、3都跳到B状态，蓄电池1工作，并对路灯和ARM板供电，步进电机不工作(此时转动角度已无必要)。这一套充放电控制电路需要用到3个继电器，硬件设计电路如图5所示。