基于單片機(jī)的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽能清潔能源技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于單片機(jī)的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]能源對一個(gè)國家的發(fā)展起著重要作用，隨著不可再生能源的不斷減少以及給環(huán)境帶來污染，清潔的可再生能源的開發(fā)利用越來越重要；太陽能是當(dāng)今社會(huì)最具有發(fā)展前景的無污染可再生的綠色清潔能源，大力開發(fā)利用太陽能對緩解我國目前緊張的能源危機(jī)有著重要的實(shí)際意義，但是利用太陽能的最重要的技術(shù)是如何提高光伏電池板的發(fā)電效率，其中包括采光效率和光電轉(zhuǎn)換效率；在國內(nèi)由于目前太陽能的使用不普遍，很多已經(jīng)進(jìn)行太陽能利用的地方大多還采用固定的太陽能電池板進(jìn)行太陽能的收集和利用，還有一些地方由于受到建設(shè)成本等眾多因素的影響，只采用單軸的太陽跟蹤方式等。一些對追蹤精度要求較高的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中，國內(nèi)大多數(shù)的追光裝置都還在采用進(jìn)口設(shè)備，其主要的原因在于國內(nèi)對太陽跟蹤的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備的加工精度不夠，以及其它的各種因素都在制約著太陽能的利用和效率的提尚。
[0003]小型光伏發(fā)電系統(tǒng)是光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方向，其投資小、建設(shè)快、占地面積小、政策支持力度大等優(yōu)點(diǎn)，為了提高太陽能的利用效率，帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益，本實(shí)用新型公開了一種更加安全、可靠、智能的基于單片機(jī)的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，其系統(tǒng)可進(jìn)行光伏板角度跟蹤以及最大功率點(diǎn)跟蹤，這樣可以對太陽能進(jìn)行最大限度的吸收。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型目的是提供一種基于單片機(jī)的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，已解決現(xiàn)有技術(shù)可靠性和高效性上的難題。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案為:基于單片機(jī)的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，其特征在于包括:數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和MPPT控制器組合及負(fù)載模塊；數(shù)據(jù)采集模塊包括四象限光電傳感器、GPS以及太陽能電池板，其中四象限光電傳感器以及GPS采集的數(shù)據(jù)傳至Atmegal28L單片機(jī)進(jìn)行處理；數(shù)據(jù)傳輸模塊包括用于串口通信的RS232總線和RS485總線；數(shù)據(jù)處理模塊包括Atmegal28L單片機(jī)、LED、SDRAM以及步進(jìn)電機(jī)，Atmegal28L單片機(jī)處理完數(shù)據(jù)，通過步進(jìn)電機(jī)調(diào)整太陽能電池板，接著連接MPPT控制器組合，最后給負(fù)載供電；MPPT控制器組合及負(fù)載模塊包括Buck/boost電路、A/D模塊、MPPT控制器、PWM驅(qū)動(dòng)以及負(fù)載；當(dāng)相應(yīng)太陽光不停改變時(shí)隨著GPS定位和最大功率點(diǎn)跟蹤實(shí)時(shí)控制太陽能電池板接收最大范圍的太陽能，這就最大限度的提高了太陽能的利用效率。
[0006]所述的基于單片機(jī)的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)采集模塊包括四象限光電傳感器、GPS以及太陽能電池板；四象限光電傳感器檢測太陽的方位信息，對視日運(yùn)行軌跡跟蹤方式產(chǎn)生的誤差進(jìn)行校正，同時(shí)可判斷天氣情況；GPS用于接收地理位置信息，為視日運(yùn)行軌跡算法提供經(jīng)瑋度及UTC參數(shù)；太陽能電池板是用于接收太陽能并轉(zhuǎn)換成電會(huì)K。
[0007]所述的基于單片機(jī)的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)傳輸模塊包括用于串口通信的RS485總線和RS232總線；RS485總線實(shí)現(xiàn)四象限光電傳感器和Atmegal28L單片機(jī)的連接，實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；RS232總線實(shí)現(xiàn)A/D模塊和MPPT控制器之間的連接，完成數(shù)據(jù)向MPPT控制器傳送。
[0008]所述的基于單片機(jī)的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)處理模塊包括Atmegal28L單片機(jī)、LED、SDRAM以及步進(jìn)電機(jī)；Atmegal28L單片機(jī)是系統(tǒng)的主控制器，其是采用ATMEL公司研發(fā)高性能、低功耗的8位微處理器；LCD用于顯示光伏電池所在位置的時(shí)間、日期以及實(shí)時(shí)太陽高度角和方位角信息，SDRAM用于存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)信息；步進(jìn)電機(jī)由方位角和高度角步進(jìn)電機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)太陽的實(shí)時(shí)跟蹤。
[0009]所述的基于單片機(jī)的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，其特征在于:MPPT控制器組合及負(fù)載模塊包括Buck/boost電路、A/D模塊、MPPT控制器、PWM驅(qū)動(dòng)以及負(fù)載；Buck/boost電路作為電壓源和電流源轉(zhuǎn)換電路，A/D模塊是由16位AD組成；MPPT控制器是通過Motorola68HC908單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤；PWM驅(qū)動(dòng)采用UC3846/47電流模式PWM控制器，UC3846/47采用定頻電流模式控制，改善了系統(tǒng)負(fù)載響應(yīng)特性；負(fù)載是我們的所有用電器件。
[0010]本實(shí)用新型采用太陽能電池板來接收太陽能并轉(zhuǎn)換成電能，當(dāng)太陽光發(fā)生變化時(shí)，四象限光電傳感器檢測太陽的方位信息，對視日運(yùn)行軌跡跟蹤方式產(chǎn)生的誤差進(jìn)行校正，通過RS485總線將信息傳至Atmegal28L單片機(jī)，同時(shí)連接GPS接收地理位置信息，提供經(jīng)瑋度及UTC參數(shù)，將信息送入Atmegal28L單片機(jī)，Atmegal28L單片機(jī)處理傳輸來的數(shù)據(jù)，此處LCD用于顯示光伏電池所在位置的時(shí)間、日期以及實(shí)時(shí)太陽高度角和方位角信息，SDRAM用于存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)信息，處理數(shù)據(jù)送入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路使方位角和高度角步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整太陽能電池板后將數(shù)據(jù)送入Buck/boost電路進(jìn)行電壓源和電流源轉(zhuǎn)換，將此信號源經(jīng)A/D模塊處理后通過RS232總線傳送到MPPT控制器，再將數(shù)據(jù)送入PWM驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行處理再次送到Buck/boost電路中，這一系列作用實(shí)現(xiàn)了最大功率點(diǎn)跟蹤，最后將完成轉(zhuǎn)換的電能給負(fù)載供電，對太陽能進(jìn)行最大限度的吸收利用。
[0011]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:本實(shí)用新型的電路簡單可靠、數(shù)據(jù)傳輸可靠、操作簡單、安全價(jià)值高、便于維護(hù)等許多優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖
【具體實(shí)施方式】
[0013]結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，基于單片機(jī)的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和MPPT控制器組合及負(fù)載模塊，其特征在于:數(shù)據(jù)采集模塊中的太陽能電池板(1)來接收太陽能并轉(zhuǎn)換成電能，當(dāng)太陽光發(fā)生變化時(shí)，四象限光電傳感器
(2)檢測太陽的方位信息，對視日運(yùn)行軌跡跟蹤方式產(chǎn)生的誤差進(jìn)行校正，通過RS485總線
(3)將信息傳至Atmegal28L單片機(jī)(5)，同時(shí)連接GPS(4)接收地理位置信息，提供經(jīng)瑋度及UTC參數(shù)，將信息送入Atmegal28L單片機(jī)(5)，Atmegal28L單片機(jī)(5)處理傳輸來的數(shù)據(jù)，此處LCD(6)用于顯示光伏電池所在位置的時(shí)間、日期以及實(shí)時(shí)太陽高度角和方位角信息，SDRAM(7)用于存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)信息，處理數(shù)據(jù)送入步進(jìn)電機(jī)(8)驅(qū)動(dòng)電路使方位角和高度角步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整太陽能電池板(I)后將數(shù)據(jù)送入Buck/boost電路(9)進(jìn)行電壓源和電流源轉(zhuǎn)換，將此信號源經(jīng)A/D模塊(10)處理后通過RS232總線(11)傳送到MPPT控制器(12)，再將數(shù)據(jù)送入PffM驅(qū)動(dòng)電路(13)進(jìn)行處理再次送到Buck/boost電路(9)中，這一系列作用實(shí)現(xiàn)了最大功率點(diǎn)跟蹤，最后將完成轉(zhuǎn)換的電能給負(fù)載(14)供電，對太陽能進(jìn)行最大限度的吸收利用。
[0014] 原理如圖1所示，此設(shè)計(jì)分為兩部分，第一部分是太陽能光伏電池跟蹤，太陽能電池板接收太陽光，當(dāng)發(fā)生變化時(shí)，四象限光電傳感器檢測其方位等信息后傳至Atmegal28L單片機(jī)，GPS接收地理位置信息，提供經(jīng)瑋度及UTC參數(shù)，將信息送入Atmegal28L單片機(jī)，Atmegal28L單片機(jī)處理傳輸來的數(shù)據(jù)，IXD和SDRAM用于顯示和存儲(chǔ)信息，隨即送入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路使方位角和高度角步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；第二部分是MPPT控制器組合及負(fù)載，太陽能電池板得到調(diào)整后將數(shù)據(jù)送入Buck/boost電路進(jìn)行電壓源和電流源轉(zhuǎn)換，將信號源經(jīng)A/D模塊處理后送到MPPT控制器，再將數(shù)據(jù)送入PffM驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行處理再次送入Buck/boost電路中，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤，可將完成轉(zhuǎn)換的電能給負(fù)載供電，對太陽能進(jìn)行最大限度的吸收利用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于單片機(jī)的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，其特征在于包括:數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和MPPT控制器組合及負(fù)載模塊；數(shù)據(jù)采集模塊包括四象限光電傳感器、GPS以及太陽能電池板，其中四象限光電傳感器以及GPS采集的數(shù)據(jù)傳至Atmegal28L單片機(jī)進(jìn)行處理；數(shù)據(jù)傳輸模塊包括用于串口通信的RS232總線和RS485總線；數(shù)據(jù)處理模塊包括Atmegal28L單片機(jī)、LED、SDRAM以及步進(jìn)電機(jī)，Atmegal28L單片機(jī)處理完數(shù)據(jù)，通過步進(jìn)電機(jī)調(diào)整太陽能電池板，接著連接MPPT控制器組合，最后給負(fù)載供電；MPPT控制器組合及負(fù)載模塊包括Buck/boost電路、A/D模塊、MPPT控制器、PWM驅(qū)動(dòng)以及負(fù)載；當(dāng)相應(yīng)太陽光不停改變時(shí)隨著GPS定位和最大功率點(diǎn)跟蹤實(shí)時(shí)控制太陽能電池板接收最大范圍的太陽能，這就最大限度的提高了太陽能的利用效率。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)采集模塊包括四象限光電傳感器、GPS以及太陽能電池板；四象限光電傳感器檢測太陽的方位信息，對誤差進(jìn)行校正；GPS用于接收地理位置信息，提供經(jīng)瑋度及UTC參數(shù)；太陽能電池板是用于接收太陽能并轉(zhuǎn)換成電能。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)傳輸模塊包括用于串口通信的RS485總線和RS232總線；RS485總線實(shí)現(xiàn)四象限光電傳感器和Atmegal28L單片機(jī)的連接，實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；RS232總線實(shí)現(xiàn)A/D模塊和MPPT控制器之間的連接，完成數(shù)據(jù)向MPPT控制器傳送。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)處理模塊包括Atmegal28L單片機(jī)、LED、SDRAM以及步進(jìn)電機(jī)；Atmegal28L單片機(jī)是系統(tǒng)的主控制器，其是采用ATMEL公司研發(fā)高性能、低功耗的8位微處理器；IXD和SDRAM用于顯示存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息；步進(jìn)電機(jī)由方位角和高度角步進(jìn)電機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)太陽的實(shí)時(shí)跟蹤。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，其特征在于:MPPT控制器組合及負(fù)載模塊包括Buck/boost電路、A/D模塊、MPPT控制器、PWM驅(qū)動(dòng)以及負(fù)載；Buck/boost電路作為電壓源和電流源轉(zhuǎn)換電路，A/D模塊是由16位AD組成；MPPT控制器是通過Motorola 68HC908單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤；PWM驅(qū)動(dòng)采用UC3846/47電流模式PWM控制器；負(fù)載是我們的所有用電器件。
【專利摘要】太陽能是當(dāng)今社會(huì)最有發(fā)展前景的無污染可再生的綠色清潔能源，利用清潔的太陽能發(fā)電，是解決當(dāng)前能源短缺的有效手段之一，本實(shí)用新型公開了一種基于單片機(jī)的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，系統(tǒng)中包括太陽能光伏電池跟蹤和MPPT控制器組合及負(fù)載兩部分，實(shí)現(xiàn)了最大功率點(diǎn)跟蹤，解決了普通測量式控制光伏電池角度精度不夠的缺點(diǎn)，使角度控制更加精確，提高了光能利用效率，對太陽能進(jìn)行最大限度的吸收利用。
【IPC分類】G05F1/67
【公開號】CN204965244
【申請?zhí)枴緾N201520788941
【發(fā)明人】羅倩, 劉駿, 彭皆彩, 楊杰, 靳培峰, 劉棟
【申請人】安徽理工大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月9日