2020年 01月 26日 星期日
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采用AVR单片机控制实现太阳能光伏直流控制器设

来源:未知     作者:威廉希尔     发布时间:2020-01-26 08:31         

  当今世界能源短缺以及污染问题日益严重,这些问题人们寻找和使用新的代替能源。随着电子技术、太阳能电池板生产技术的提高,使得太阳能的利用越来越普遍。太阳能具有无地域的特点,而我国很多地方仍然处于缺电状态,特别是一些边远地区、旅游景区,由于非常分散,依靠电网供电难度大、成本高,因而选择太阳能供电十分必要,而在太阳能发电系统中,控制器是十分关键的部件之一。

  目前市面上一些太阳能控制器提高效率的手段仅仅局限在单一物理量算法研究(比如只对电压、电流的),效率的提高是很有限的。我们经过多次实际考察与测量,发现发电效率较高的产品往往价格昂贵,且适应性差,一般都用于固定场合,如大型太阳能发电站等;一些低价的控制器为了降低成本,内部措施简陋,操作界面一般都采用数码管、LED等,用户操作以及设置都非常麻烦。本文利用AVR单片机设计制作了一种太阳能光伏直流控制器,在降低成本的基础上让控制器提高太阳能使用效率、多任务适应能力,解决了高精度采集太阳能电池板输出电流、电压数据的技术问题。

  本太阳能光伏直流控制器的硬件电包括前置电、滤波储能电、太阳能电池板电流电压采样电、AVR单片机控制器、功率调整管、蓄电池电流电压采样电、液晶显示器12864、后置电、各种接口(光电池接口、蓄电池接口、负载接口和USB接口)。

  (3)光电池电流电压采样电。电流采用的是霍尔电流芯片,它的精度以及隔离性都比分立元件高很多。电压采用的是电阻分压原理,在AD采集时,实际发现带有干扰,后来用软件均值滤波克服了硬件弊端,节约了硬件成本。

  (6)单片机控制器。使用的AVR单片机是近年来在MCU市场应用较为广泛的芯片,它的高速度、低功耗、内部自带的一些硬件设备,体现出它的优越性。

  (7)后置电。后置电主要用来对负载过电流,以及蓄电池过放电进行一个检测,即蓄电池不让它过放电。当它电压过低的时候需要断开给负载的供电回,另外蓄电池长时间需要一次激活,用单片机时钟计时就可以做到了,当负载短,可通过单片机去检测,蓄电池。

  本系统以ATMEL公司研发的AVR系列AFMEGA16L单片机作为控制器,应用了目前普遍认可、较为成熟的”电压扰动法”技术,采用具有高效率的最大功率点算法(MPPT),通过传感器采集太阳能光伏发电板输出电压以及输出电流,经过10位A/D转换后,计算当前功率,并与前一次功率进行比较,发现功率变化,实时调节控制PWM占空比,改变太阳能光伏电池板所接负载的,使得电池板输出与负载相等,达到匹配,实现最大输出功率。本系统具有微处理控制器脉宽调制(PWM)充电、温度传感器补偿电池充电、带自恢复过载(如发生短,以及人为操作引起的过电流,系统会自动关闭电源输出,液晶提示存在”过电流故障请检查!”待故障排除可正常运行,不损坏电器件)、过充、短(带自恢复)、、反向放电、极性反接(带自恢复)、欠压(遇到阴雨天,太阳光线不足的情况下,当系统检测到太阳能电池输出电压过低后,会断开充电回,并在液晶上提示“光电池输出过低!”)。本系统互联控制管理方便,能通过按键任意设定负载工作时间,增加了USB接口,使用具有中文显示工作状态的液晶显示屏,操作简便,直观明了。

  (1)通过霍尔电流采集模块和电压分压模块实现了数据的高精度采集,具有抗干扰性和隔离性好的特点。

  (4)通过蓄电池电流电压采集电、后置电实现了防止出现负载短或蓄电池电压过低的现象。

  (5)使用高性价比、低功耗的AVR16位单片机代替传统的51单片机,最大功率点技术采用软件处理方法中的“电压扰动法”。

  (6)采用液晶显示器12864对本太阳能光伏直流控制器的电流、电压、功率直观显示,方便操作,减少误操作事故发生。

  (8)通过利用其自扩展接口的相互连接,实现在一台控制器上设定工作状态即可对若干台控制器同时进行相同的设定,使管理效率大为提高。

  本文介绍了一种用AVR单片机控制的伞数字化太阳能光伏直流控制器。该控制器在AVR系列ATMEGA16L单片机的控制器,能对太阳能电池转换的直流电进行有效存储和合理使用,实现了多种工作状态的控制和蓄电池能量管理,实际运行后,达到了预期的各项指标。

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  远离仪表机壳,实测结果电容效应几乎为零。从而乱码和花屏现象不再出现。2.6外部看门狗与外部时钟看门狗也称程序定时器。尽管 AVR单片机系统内也有该功能的设置,但在应用实践中发现当干扰严重时该功能会失效,即系统死机后单片机内部的看门狗也无法复位。故有必要在单片机外部单独设计看门狗电。如图 5所示,由 MC4060芯片及外围电构成一个看门狗电。MC4060是一个带外接振荡的 14分频定时计数器,R18和 C2时间决定振荡频率。采用如图 5所示的参数时,该振荡频率经过 2秒左右时间后 14分频计数器将被记满,Q14由低电平变高电平经三极管Q3构成的反相器使输出变为低电平,M16单片机被复位。程序正常运行时,会在

  的。Notes:1.在编程锁定位前先编程熔丝位。2.“1”表示未被编程,“0”表示被编程。。下载方法与使用STK500的几乎完全一样。在的介绍中,设备不选STK500,改成选JTAGICE 就能进入。支持的芯片:仅支持带JTAG接口的芯片。按文档的描述,支持的芯片清单为:ATmega128, ATmega64, ATmega32,ATmega16, ATmega162, ATmega165, ATmega169, ATmega323可见JTAG下载很有局限。另外由于通信协议的不同,感觉JTAG下载的速度,尤其是瞬时反应速度,没有STK500快。(但如果大量的数据传输,速度感觉差不多)。AVR单片机熔丝位(Fuse)快速入门

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