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一種基于超級(jí)電容器儲(chǔ)能的光伏控制器的實(shí)現(xiàn)

作者: 時(shí)間:2009-08-06 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

圖中充電主回路采用的是BUCK型降壓電路,適合本試驗(yàn)用25 W光伏給13.5 V組的獨(dú)立光伏系統(tǒng)。BUCK變換器的工作原理是通過(guò)斬波形式將平均輸出電壓降低,通過(guò)調(diào)節(jié)占空比來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)光伏輸出電壓的目的,使其輸出電壓能夠保持在最大功率點(diǎn)的電壓處。工作過(guò)程中,開(kāi)關(guān)管Q反復(fù)導(dǎo)通和截止,兩種不同狀態(tài)的切換,將光伏輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為脈沖形式的電壓,再經(jīng)過(guò)L,C濾波,形成直流電壓輸出。

采用降壓斬波電路作為MPPT控制的主回路,是考慮到降壓斬波電路容易控制,完全可以最大功率跟蹤功能。以本系統(tǒng)為例說(shuō)明:系統(tǒng)選用25 W光伏電池,最大功率點(diǎn)電壓為17.5 V。光伏電池電壓受光照及溫度的影響,即使是在惡劣的環(huán)境下S=200 W/m2,T=70℃,最大功率點(diǎn)電壓也為14.4 V,大于13.5 V的組,因此完全能夠達(dá)到MPPT功能。

系統(tǒng)所用的單片機(jī)為Silicon 公司生產(chǎn)的C8051F310單片機(jī)。C8051F310芯片是完全集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)型MCU芯片,具有高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容的CIP- 51內(nèi)核(可達(dá)25 MIPS);全速,非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口(片內(nèi));真正10位200 kS/s的25通道單端/差分ADC;具有高精度可編程的24.5 MHz內(nèi)部振蕩器;16 kB可在系統(tǒng)編程的FLASH存儲(chǔ)器,1 280 B片內(nèi)RAM;硬件的SMBUS/I2C,增強(qiáng)型SPI串行接口和增強(qiáng)型UART;4個(gè)通用的16位定時(shí)器;具有5個(gè)捕捉,比較模塊和看門(mén)狗定時(shí)器功能的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器電池(PCA),每個(gè)模塊都可以獨(dú)立地8位或16位脈寬調(diào)制功能;具有19個(gè)I/O端口(容許5 V輸入);2.7~3.6 V的工作電壓,70%的指令執(zhí)行時(shí)間為一個(gè)或兩個(gè)系統(tǒng)時(shí)間周期,具有擴(kuò)展的中斷系統(tǒng),是一款功能強(qiáng)大,性價(jià)比高的芯片。

通過(guò)單片機(jī)A/D采樣通道將從主回路采樣到的光伏電池電壓,電流及組端電壓,經(jīng)轉(zhuǎn)化采到單片機(jī)內(nèi),并計(jì)算出光伏電池的輸出功率。然后根據(jù)MPPT控制方法,從單片機(jī)口輸出一個(gè)頻率約為24 kHz的PWM波,此脈沖波通過(guò)光耦TLP250來(lái)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管,最終達(dá)到利用MPPT控制來(lái)給超級(jí)電容器充電。

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