太阳能光伏系统控制器设计关键

电路特色功能：

　　1.蓄电池过充电与过放电保护；

　　2.自动恢复放电功能；

　　3.防止蓄电池与太阳能电池反接功能。

　　  电路参数：

　　1.最大充电电流（A）：≤5

　　2.最大放电电流（A）：≤5

　　3.蓄电池额定工作电压（V）：12

　　4.太阳能电池额定输出电压（V）：18

　　5.太阳能电池最大开路电压（V）：25

　　6.过充电电压（V）：14.8

　　7.过放电电压（V）：10.8

　　8.恢复供电电压（V）：12.3

　　在气候压力日趋加大的今天，减少温室气体排放，提倡低碳生活方式已成为全球的共识。要实现低碳经济，除了通过技术创新、制度创新、产业转型等多种手段，尽量减少煤炭，石油等高碳能源消耗，并提高人们的节能意识外，开发新能源的应用是更重要的手段，其中太阳能光伏发电是主要的新能源之一。在业余条件下，读者很容易利用太阳能电池自己制作一套太阳能光伏发电装置，不但非常有趣，而且可以实现自己使用新能源的愿望。

　　业余制作的太阳能光伏发电装置一般不存在和电网并网的可能，因此需要在不用电的时候用蓄电池把电能储藏起来，需要用电时再使用蓄电池中储藏的电能，要实现这一功能就需要一个太阳能光伏系统控制器，本文介绍一款用单片机电路设计制作的这种装置。

  放电工作情况：

　　1. 当U由大于12.3V下降到10.8V前，GP4、GP5输出低电平，蓄电池对负载放电。

　　2. 当U≤10.8V时，GP4、GP5输出高电平，蓄电池停止对负载放电。

　　3. U随着充电逐渐上升，当U＞10.8V时，电路并不立刻恢复蓄电池的供电，否则会在很短的时间内因电压下降又停止供电，形成一种振荡的供电状态，即一会通一会断，为了解决这一问题，设置了一个电压的回差，当蓄电池充电恢复到U＞12.3V时，GP4、GP5再输出低电平恢复供电。

　　软件设计

　　程序在MPLAB IDE编译器中进行编译，使用汇编语言编写。程序由主程序、定时中断服务子程序、A/D转换子程序、延时子程序、数值比较子程序等组成。

　　主程序主要用来进行初始化，设置单片机的工作模式，将各种控制电压值写入有关存储单元。

　　定时中断服务子程序使用了定时器/计数器Timer0，Timer0使用内部时钟源，预分频器采用256分频。由于PIC12F675的内部振荡器振荡频率为4MHz，1个指令周期为4个时钟周期，因此一个指令周期为1μs，经256分频后Timer0的8位计数器TMR0计数脉冲的周期为256μs，因此如果它的初始值取61，则计满256个数的时间为256×（256－61）=49920（μs）≈50ms，即每过50ms产生一次中断。程序中设置了一个计数变量N，每中断1次计1个数，每计满20个数时测量一下蓄电池的电压，即每过1s测一下蓄电池的电压，程序根据测量结果发出相应的控制指令。

　　PIC12F675有4通道10位的A/D转换器，这里使用了AN0和AN1两个通道，转换结果10位二进制输出到ADRESH和ADRESL寄存器中，输出格式采用左对齐，即前8位存入ADRESH，后两位存入ADRESL，如图3所示。A/D转换器的参考电压为5V，能转换的最大模拟电压值就是5V，因此取样电路要使用分压电阻，当输入的模拟电压值为5V时转换结果为1023=1111111111B，这时ADRESH=11111111B=FFH，ADRESL=11000000B=C0H。以蓄电池电压取样为例，当其电压为14.8V时，经分压后GP0输入的模拟电压为12.8×R12/（R11+R12）=12.8×2/（2+6.2）=3.61（V），对应的A/D转换结果为1023×3.61／5=739，程序中把每次检测蓄电池电压进行A/D转换值同739比较大小，当值大于739时即认为充电结束。程序中要用到的蓄电池各种控制电压值所对应的A/D转换结果见表1。