張聰 廖世賢 吳偉兵

摘要：為了更好地利用太陽能，減小市電電網(wǎng)的壓力，設計了太陽能和市電互補供電系統(tǒng)。本系統(tǒng)有兩路電源，一路來源于市電，另一路來源于太陽能，兩路電源并聯(lián)向負載供電。同時以STC12C5A60S2單片機為控制單元，應用AD檢測蓄電池的電量，可控制系統(tǒng)工作于太陽能單獨供電、市電單獨供電以及太陽能和市電并聯(lián)供電三種模式。太陽能電池板可自動跟蹤太陽光，利用光敏電阻檢測太陽光的照射角度，使太陽能電池板保持與太陽光照射方向垂直。本文網(wǎng)絡版地址：http：//www.eepw.com.cn/ article/164394.htm

關鍵詞：太陽能；互補供電；光敏電阻；單片機

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.9.015

引言

太陽能是人類可以利用的最豐富能源，取之不盡，用之不竭，無論何處都可以開發(fā)利用，不存在運輸問題。太陽能是一種清潔能源，在開發(fā)和利用時，不會產(chǎn)生廢渣、廢水和廢氣，也沒有噪音，更不會影響生態(tài)平衡。太陽能作為一種可再生清潔能源，其開發(fā)利用對我國的經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護有重要意義。我國在太陽能的開發(fā)利用方面起步比較晚，還有很大的發(fā)展空間。目前開發(fā)利用太陽能不存在技術(shù)問題，對解決電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急問題有一定的幫助。

應用太陽能最簡單的方法，就是把太陽能轉(zhuǎn)換為電能儲存在蓄電池中，然后向用電器供電。但太陽能發(fā)電效率易受天氣影響，可能會出現(xiàn)由于蓄電池電量不足導致用電器停止工作。為了避免這種問題出現(xiàn)，本文介紹了太陽能和市電互補供電設計，本設計可根據(jù)蓄電池的剩余電量自動切換供電模式，并且太陽電池板可自動跟蹤太陽光，在保證用電器不斷電的情況下，最大限度利用了太陽能。

系統(tǒng)總體設計

太陽能和市電互補供電系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。220V市電經(jīng)過降壓、整流、濾波電路得到低壓直流電，再經(jīng)過Buck電路穩(wěn)壓得到所需電壓；太陽能電池板通過充電電路把電能存儲到蓄電池中，蓄電池的電壓經(jīng)過Buck電路穩(wěn)壓得到所需電壓。兩個Buck電路的輸出通過MOS管與負載連接。以STC12C5A60S2為控制中心的單片機具有AD檢測和PWM輸出功能，單片機AD用于檢測蓄電池的電量，當電量變化時，可改變系統(tǒng)的工作模式。在太陽能電池板的東、西方向各安裝一個光敏電阻，用于檢測太陽光照射方向的變化，從而調(diào)節(jié)步進電機帶動太陽能電池板轉(zhuǎn)動，使電池板始終保持與太陽光照射方向垂直。

（5）

恒壓充電狀態(tài)電池端對應的電壓為（其中 =50nA）：

系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)以STC12C5A60S2單片機為控制中心，程序流圖如圖6所示。單片機通過AD檢測蓄電池的電量，當電量低于75%時，市電單獨供電；當電量為75%～90%時，太陽能和市電并聯(lián)供電；當電量高于90%時，太陽能單獨供電。同時，單片機通過AD檢測東、西方向光敏電阻的阻值來調(diào)整電機，直至太陽能電池板與太陽光照方向垂直。

結(jié)論

系統(tǒng)利用了單片機控制技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)、電源技術(shù)等，實現(xiàn)了太陽能和市電互補供電功能，根據(jù)蓄電池剩余電量的多少，系統(tǒng)可工作于太陽能單獨供電、市電單獨供電以及太陽能和市電并聯(lián)供電三種模式。系統(tǒng)具有自動跟蹤太陽光功能，太陽能電池板始終與太陽光照射方向垂直，最大限度利用了太陽能。系統(tǒng)實用性強，安全可靠性高，價格低廉，有較好的推廣性，可應用到室外低壓場合。隨著太陽能轉(zhuǎn)換效率的提高、轉(zhuǎn)換設備價格的降低，這種雙電源供電系統(tǒng)可以作為小型動力設備的電源，并起到不間斷電源的作用。

參考文獻：

[1] 廖惜春，項華珍，徐秀平.模擬電子技術(shù)基礎[M].武漢：華中科技大學出版社，2008

[2] 沙占友，王彥明，馬洪濤.開關電源優(yōu)化設計[M].北京：中國電力出版社，2009

[3] 殷明.太陽能-市電互補LED路燈控制系統(tǒng)的設計[J].機電技術(shù).2012，（6）：115-119

[4] 王偉，吳犇，金科.太陽能光伏/市電聯(lián)合供電系統(tǒng)[J].電工技術(shù)學報.2012，27（10）：249-254

[5] 王秀玲，張嘉英，吳武臣.太陽能與市電互補LED照明控制系統(tǒng)研究[J].計算機應用與軟件.2011，28（2）：192-194