太陽(yáng)能和市電互補供電系統

　　摘要：為了更好地利用太陽(yáng)能，減小市電電網(wǎng)的壓力，設計了太陽(yáng)能和市電互補供電系統。本系統有兩路電源，一路來(lái)源于市電，另一路來(lái)源于太陽(yáng)能，兩路電源并聯(lián)向負載供電。同時(shí)以STC12C5A60S2單片機為控制單元，應用AD檢測蓄電池的電量，可控制系統工作于太陽(yáng)能單獨供電、市電單獨供電以及太陽(yáng)能和市電并聯(lián)供電三種模式。太陽(yáng)能電池板可自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)光，利用光敏電阻檢測太陽(yáng)光的照射角度，使太陽(yáng)能電池板保持與太陽(yáng)光照射方向垂直。

　　引言

　　太陽(yáng)能是人類(lèi)可以利用的最豐富能源，取之不盡，用之不竭，無(wú)論何處都可以開(kāi)發(fā)利用，不存在運輸問(wèn)題。太陽(yáng)能是一種清潔能源，在開(kāi)發(fā)和利用時(shí)，不會(huì )產(chǎn)生廢渣、廢水和廢氣，也沒(méi)有噪音，更不會(huì )影響生態(tài)平衡。太陽(yáng)能作為一種可再生清潔能源，其開(kāi)發(fā)利用對我國的經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護有重要意義。我國在太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用方面起步比較晚，還有很大的發(fā)展空間。目前開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能不存在技術(shù)問(wèn)題，對解決電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急問(wèn)題有一定的幫助。

　　應用太陽(yáng)能最簡(jiǎn)單的方法，就是把太陽(yáng)能轉換為電能儲存在蓄電池中，然后向用電器供電。但太陽(yáng)能發(fā)電效率易受天氣影響，可能會(huì )出現由于蓄電池電量不足導致用電器停止工作。為了避免這種問(wèn)題出現，本文介紹了太陽(yáng)能和市電互補供電設計，本設計可根據蓄電池的剩余電量自動(dòng)切換供電模式，并且太陽(yáng)電池板可自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)光，在保證用電器不斷電的情況下，最大限度利用了太陽(yáng)能。

　　系統總體設計

　　太陽(yáng)能和市電互補供電系統原理框圖如圖1所示。220V市電經(jīng)過(guò)降壓、整流、濾波電路得到低壓直流電，再經(jīng)過(guò)Buck電路穩壓得到所需電壓;太陽(yáng)能電池板通過(guò)充電電路把電能存儲到蓄電池中，蓄電池的電壓經(jīng)過(guò)Buck電路穩壓得到所需電壓。兩個(gè)Buck電路的輸出通過(guò)MOS管與負載連接。以STC12C5A60S2為控制中心的單片機具有AD檢測和PWM輸出功能，單片機AD用于檢測蓄電池的電量，當電量變化時(shí)，可改變系統的工作模式。在太陽(yáng)能電池板的東、西方向各安裝一個(gè)光敏電阻，用于檢測太陽(yáng)光照射方向的變化，從而調節步進(jìn)電機帶動(dòng)太陽(yáng)能電池板轉動(dòng)，使電池板始終保持與太陽(yáng)光照射方向垂直。

　　系統硬件設計

　　Buck電路設計

　　本系統利用TD7590芯片搭建兩個(gè)參數相同的Buck電路，電路如圖2所示。TD7590是DC/DC開(kāi)關(guān)穩壓芯片，輸入電壓范圍寬(3.6V～36V);輸出電壓范圍寬(1.222V～34V);連續輸出電流可高達5A;內部開(kāi)關(guān)管頻率240kHz;效率高達95%;內置頻率補償電路、過(guò)熱保護電路、限流電路。其大電流、高效率的性能符合本系統設計的要求。

　　C2、C3是輸入、輸出濾波電容，用于減小電壓紋波;C1、C4是退耦電容，用于濾掉高頻干擾;D1是續流二極管，采用快速肖特基二極管;L1是儲能電感;R1、R2、CFF組成分壓反饋電路，通過(guò)調節R2可以得到所需輸出電壓。