太陽(yáng)能發(fā)電量的檢測與設計

可再生能源太陽(yáng)能發(fā)電可分為太陽(yáng)能光發(fā)電(又稱(chēng)光伏)和太陽(yáng)能熱發(fā)電兩大類(lèi)，后者由于技術(shù)比較復雜，只能用于比較大的容量，應用受到一定限制，所以目前實(shí)際應用較少。太陽(yáng)能光發(fā)電具有取之不盡，用之不竭，無(wú)污染等諸多優(yōu)點(diǎn)，已成為人類(lèi)尋求新能源的熱點(diǎn)。但同時(shí)又存在應用間歇性，發(fā)電量與氣候條件有關(guān)的缺點(diǎn)。因此，為提高太陽(yáng)能電池的利用率，實(shí)時(shí)監控發(fā)電量是很有必要的，可以及早發(fā)現太陽(yáng)能電池工作中出現的異常情況。這里提出了一種太陽(yáng)能電池發(fā)電量實(shí)時(shí)監控系統的設計方案。系統利用AT89S52單片機控制，采用霍爾電流傳感器對太陽(yáng)能電池的輸出電流測量，其突出優(yōu)點(diǎn)是可以在幾乎不消耗能量情況下，將電流轉換為電壓進(jìn)行測量。

　　1 系統硬件設計

　　系統硬件電路如圖1所示，主要由太陽(yáng)能電池組、霍爾電流傳感器組成的，I／U轉換電路、液晶1602組成的顯示裝置、AT89S52單片機構成的控制系統，以及鉛酸蓄電池構成的儲能系統5部分組成。其工作過(guò)程：太陽(yáng)能電池接收光照時(shí)，產(chǎn)生電流，對蓄電池充電，單片機通過(guò)穩壓裝置由蓄電池提供驅動(dòng)電壓，對太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電量進(jìn)行實(shí)時(shí)信號采集。由于單片機只能接收電壓信號，所以在信號接收前由I／U、U／U轉換模塊將信號調至合適的電壓。經(jīng)內部運算處理，結果送1602液晶顯示裝置顯示電池發(fā)電量。

　　1．1 A／D轉換模塊

　　當模擬信號輸入單片機后需要轉換為數字信號，由于需要同時(shí)測量太陽(yáng)能電池輸出電壓和電流，故采用ADC0832是8位串行雙通道A／D轉換器，A／D轉換精度要依賴(lài)于有高穩定度的基準參考電壓，參考電壓設定為5 V，由TL431產(chǎn)生。模擬信號經(jīng)過(guò)RC濾波送入AD輸入端，然后進(jìn)行模數轉換后串行輸出。

　　1．2 I／U轉換模塊

　　因單片機I／O接口只能接收0～5 V的電壓信號，實(shí)時(shí)采集太陽(yáng)能電池輸出電流需要將電流信號轉換為電壓信號，由于本系統是光伏發(fā)電系統的輔助設備，盡可能降低能量消耗是首要問(wèn)題。由此霍爾電流傳感器成為首選，根據霍爾效應原理進(jìn)行工作，可在幾乎不消耗能量的情況下將電流信號轉換為電壓信號。本系統采用TBCl0SY型霍爾電流傳感器，額定輸出電壓為(±4±0．5％)V，±15 V雙電源供電，測量電流范圍為O～15 A，基本滿(mǎn)足小型離網(wǎng)光伏系統的應用。

　　1．3 電源設計

　　單片機正常運行需要為片內的晶體管或場(chǎng)效應管供給電源，使其工作在相應狀態(tài)。AT89S52需要一個(gè)5 V電源(實(shí)際工作電壓為3．6～6．0 V)?？捎谜?、穩壓方式供電，獲得4．5 V左右的電壓，因本系統為獨立發(fā)電，且長(cháng)期使用，考慮到電源壽命，該裝置由市電或干電池提供驅動(dòng)電源不符合實(shí)際，所以最佳方案應該由系統內部太陽(yáng)能電池的蓄電池供電，經(jīng)穩壓集成塊7805穩壓為5 V，輸入單片機Vcc引腳，驅動(dòng)單片機及液晶顯示裝置。TBCl0SY霍爾電流傳感器，需±15 V雙電源供電，同樣采用系統內的蓄電池供電．經(jīng)穩壓集成塊7805、7915穩壓在±15 V，從而驅動(dòng)其工作。