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驗設(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，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跟蹤，這樣可以對太陽能進(jìn)行最大限度的吸收。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實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)動以及負(fù)載；當(dāng)相應(yīng)太陽光不停改變時隨著GPS定位和最大功率點跟蹤實時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，對視日運行軌跡跟蹤方式產(chǎn)生的誤差進(jìn)行校正，同時可判斷天氣情況；GPS用于接收地理位置信息，為視日運行軌跡算法提供經(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總線實現(xiàn)四象限光電傳感器和Atmegal28L單片機(jī)的連接，實現(xiàn)向單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；RS232總線實現(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間、日期以及實時太陽高度角和方位角信息，SDRAM用于存儲大量數(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，實現(xiàn)太陽的實時跟蹤。
[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)控制實現(xiàn)，實現(xiàn)最大功率點跟蹤；PWM驅(qū)動采用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，四象限光電傳感器檢測太陽的方位信息，對視日運行軌跡跟蹤方式產(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間、日期以及實時太陽高度角和方位角信息，SDRAM用于存儲大量數(shù)據(jù)信息，處理數(shù)據(jù)送入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路使方位角和高度角步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，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)動電路進(jìn)行處理再次送到Buck/boost電路中，這一系列作用實現(xiàn)了最大功率點跟蹤，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]本實用新型的優(yōu)點是:本實用新型的電路簡單可靠、數(shù)據(jù)傳輸可靠、操作簡單、安全價值高、便于維護(hù)等許多優(yōu)點。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)框圖
【具體實施方式】
[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，四象限光電傳感器
(2)檢測太陽的方位信息，對視日運行軌跡跟蹤方式產(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間、日期以及實時太陽高度角和方位角信息，SDRAM(7)用于存儲大量數(shù)據(jù)信息，處理數(shù)據(jù)送入步進(jìn)電機(jī)(8)驅(qū)動電路使方位角和高度角步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，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，這一系列作用實現(xiàn)了最大功率點跟蹤，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，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用于顯示和存儲信息，隨即送入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路使方位角和高度角步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動；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)動電路進(jìn)行處理再次送入Buck/boost電路中，實現(xiàn)最大功率點跟蹤，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】
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)動以及負(fù)載；當(dāng)相應(yīng)太陽光不停改變時隨著GPS定位和最大功率點跟蹤實時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總線實現(xiàn)四象限光電傳感器和Atmegal28L單片機(jī)的連接，實現(xiàn)向單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；RS232總線實現(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，實現(xiàn)太陽的實時跟蹤。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)控制實現(xiàn)，實現(xiàn)最大功率點跟蹤；PWM驅(qū)動采用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，實現(xiàn)了最大功率點跟蹤，解決了普通測量式控制光伏電池角度精度不夠的缺點，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