新闻中心

EEPW首页 > 测试测量 > 设计应用 > 一种高精度低功耗的太阳能发电量检测系统设计

一种高精度低功耗的太阳能发电量检测系统设计

作者:时间:2014-05-21来源:网络收藏

 

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/247187.htm

虽然霍尔电流传感器能够无损耗的转换电流电压,但太阳能电池板输出电流较小且经过霍尔电流传感器之后输出电压仅为几十毫伏,很难测准,所以要经过OP07集成运算放大器来放大。OP07芯片是一种低噪声非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。因为OP07具有较低的输入失调电压(对于OP07A最大25μV),所以OP07在很多场合不需要额外的调零动作。OP07同时具有输入偏置电流低(OP07A为±2 nA)与开环增益高(对于OP07A为300V/mV)等特点,这种低失调,高开环增益的特性,这使得OP07特别适合用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。正反馈放大电路如图3。

 

 

因为实时功率的测量需要同时采集到电压值和电流值。而太阳能电池板电压为0~22 V,以及单片机的处理电压均为0~5 V。所以太阳能电池板和蓄电池的输出电压以及电流经过霍尔电流传感器按比例转换得出电压值必须要衰减或放大到0~5 V。根据电压电阻之间的线性关系,将0~14 A按比例转换为0~5 V,电压0~20V按比例转换为0~5V。衰减电路如图4。

 

 

1.2.4 显示电路

本设计采用液晶显示屏显示,其具有体积小、功耗低、界面大方等优点,这里使用YB1602液晶屏,1602显示模块用点阵图形显示字符,显示模式分为2行16个字符。

1.2.5 充电控制器

由于在工作时,随着光照温度等因素不断变化,必然会导致端电压急剧变化。此时就需要充电控制器了。充电控制器,一方面能够延长蓄电池的使用寿命,另一方面在充电过程中还能减少损耗,保护蓄电池充电过量造成损害。系统采用以MPPT控制器为核心的充电控制电路。

1.2.6 发电量检测软件设计

系统程序主要包括:显示程序,AD转换模块,单片机主程序。

 

 

由此可知,工作原理为:太阳能电池板接受光照时产生电压和电流信号,通过太阳能充电控制器对蓄电池充电,蓄电池经过稳压电路位单片机提供驱动电压,电池板产生的电压和电流分别经过V/V、I/V转换电路并衰减或放大使其电压不超过5 V,再经过模数转换为数字信号,经过单片机内部处理将功率值实时显示在LCD1602液晶屏上。

1.3 系统的调试

1.3.1 性能要求

1)电量检测装置能够测量0.5~999.0 W的功率且平均误差率<5%。

2)太阳能电池板规格:最大功率160 W;最大输出电压22V;最大输出电流6A。

3)蓄电池规格:型号6-DZ-12;额定电压12 V;额定容量12 Ah。

1.3.2 软硬件设置

电量测量电路中太阳能电池电压衰减倍数为1/4.5,霍尔电流传感器输入电流与输出电压比为4,电压放大电路放大倍数为4。

2 太阳能发电量检测装置的系统测试

太阳能电池板在太阳能发电系统的电力电子装置的实验室研究中扮演了相当重要的角色。但是当日照强度很低或者夜晚的时候,太阳能电池阵列失去了输出功率。这时,研究工作就受到了外界条件的限制,我们可以通过模拟太阳能电池的方法来解决这个问题。

整个系统的实际检验需要在特定的条件下才能进行,太阳能电池的工作效能与光强,外界环境温度,阳光照射角度,阳光的光谱分布等因素有关。所以测量太阳能电池的输出功率必须按照IEC TC-82的行业标准。

标准为:AM(air-mass大气质量)=1.5,光的输入功率=1 000W/m2,测试温度为25℃

由于条件限制,在实验室情况下,采用电压源电流源模拟太阳能电池测得数据如图6。

 

 

如图所示,实际值越小测量值的误差越大,比如输出电压为3 V时,实际值与测量值的误差达到了77%,当输出电压为6 V时,实际值与测量值的误差达到了44%,但是当实际功率超过6 W的时候,误差率就不超过5%了。实际中,太阳能电池的有效工作时的发电功率在120 W左右,所以系统能很好的完成太阳能发电量的检测。

整个系统的调试均是在实验室条件下进行的,用实验室电源模拟太阳能电池,虽然不能很好的表现出太阳能电池的原始性能,且有些特征表现的也过于理想化,所以会有很大的局限性。但设计的重点不在于测量太阳能电池板的性能,而是要检验设计进行功率检测的精确度,因此是能够反应设计效果的。从测量结果来看发电量检测达到了预期目标。

3 结论

文中提出并设计了一种基于单片机的太阳能发电量检测系统。系统能够将所测得值实时显示在液晶屏幕上。由实验过程和结果分析可知,此系统结构比较简单,能够实时并精确地显示太阳能发电量以及用电器用电量,可以为调配电力提供有力的数据支持,同时还减少了一些不必要的能量消耗,这对于太阳能最大程度化的利用具有较重大意义。而且此系统装置器件寿命较长,耐用可靠,并且具有通用性,还可以灵活应用于其他数据采集的工程领域。

霍尔传感器相关文章:霍尔传感器工作原理


光伏发电相关文章:光伏发电原理
霍尔传感器相关文章:霍尔传感器原理
汽车防盗机相关文章:汽车防盗机原理

上一页 1 2 下一页

关键词: AVR LCD1602

评论


相关推荐

技术专区

关闭