智能独立光伏电源控制器的设计
太阳能光伏电源专用 PIP20-L 系列智能控制器 说明书
EPIP20-LT系列智能控制器─太阳能光伏电源专用用户手册一特点■蓄电池容量可由用户选择■轻触按键，设置操作简便■系统工作电压(12/24V)自动识别充、放电控制：■ＰＷＭ充电方式■温度补偿,直充、提升、浮充自动充电模式■四种负载控制方式选择:手动、纯光控、光控+时控、定时保护功能：■TVS防雷保护■具有过充、过放、电子短路、过载保护和独特的防反接保护显示：■采用了为太阳能电源专业设计的LCD液晶■LCD以直观的数字和图形形式显示全部系统状态系统参数■精确的时钟显示，和定时控制二面板说明三安装控制器下方的接线孔及标志如图所示，按顺序分别为太阳能板正极、负极，蓄电池正极、负极，以及负载正极、负极；蓄电池连接线应尽量短（1－2米）而且必须选择合适的直径以减少线损。
例如10A用2.5mm2的线，20A的用4mm2的线。
安装步骤：1)将控制器安装在指定位置；注意：安装位置应保留必要的安装空间，以保证控制器的正常散热，并且安装、使用环境温度不要超过本控制器的工作温度范围；险管的电流应选择为额定电流的3至4倍；3)将太阳能板连接到控制器；4)将负载连接到控制器；注意：区分各部件的正、负极（＋和－），如果未能按照以上顺序连接，控制器将无法正确识别系统电压12，24V。
错误的连接可能损害电池和本控制器。
5)如用户需要，可按照操作说明调整部分控制参数；6)接地保护如上图中所示，任意一点即可，或者蓄电池负极一点接地。
四操作及显示说明4.1按键说明：按键从左到右编号及对应图形分别为K1~K4；●K1：增加/下一个：浏览状态下，切换到下一个参数显示；设置状态下，切换察看下一个可以修改的参数或增加当前修改参数的数值；●K2：减小/前一个：浏览状态下，切换到前一个参数显示；设置状态下，切换看前一个可以修改的参数或减小当前修改参数的数值；●K3：设置/确认键：浏览状态下按下该键进入设置状态；设置状态下按下该键保存参数并返回浏览状态。
光伏发电充电站的智能能源管理系统设计
光伏发电充电站的智能能源管理系统设计光伏发电充电站是指利用太阳能发电并将电能储存后提供给电动汽车充电的设施。
为了有效管理这种复杂的能源系统，需要设计一套智能能源管理系统。
本文将详细介绍光伏发电充电站智能能源管理系统的设计。
1. 智能能源管理系统的功能需求智能能源管理系统应包括以下功能：太阳能发电系统监测与管理、电动汽车充电桩监测与管理、储能系统监测与管理、能源数据采集与分析、远程监控与控制等。
这些功能将有力提高光伏发电充电站的运行效率和能源利用率。
2. 系统架构设计智能能源管理系统应采用分布式架构，包括本地监控单元、云服务器以及移动终端。
本地监控单元负责实时监测光伏发电系统、充电桩和储能系统的运行状态，将数据传输至云服务器进行存储和分析。
移动终端则提供用户远程监控和控制的功能。
3. 能源数据采集与分析智能能源管理系统需要实时采集光伏发电系统、充电桩和储能系统的各种数据，包括电流、电压、功率、能量等。
通过数据分析，系统可以对能源利用情况进行评估，并提出优化建议，以提高光伏发电充电站的整体性能。
4. 远程监控与控制用户可以通过移动终端实时监控光伏发电充电站的运行情况，包括发电量、充电量、储能情况等。
同时，用户还可以通过移动终端远程控制光伏发电系统的运行模式、充电桩的充电功率以及储能系统的放电策略，实现对光伏发电充电站的远程管理。
5. 安全性设计智能能源管理系统应具备完善的安全机制，确保系统数据的保密性和完整性。
同时，系统还应具备故障自诊断和自恢复功能，以确保光伏发电充电站的持续稳定运行。
结语通过以上设计，光伏发电充电站的智能能源管理系统可以更加高效、便捷地管理整个能源系统，提高能源利用率，降低运行成本。
未来，随着能源互联网的发展，智能能源管理系统将扮演越来越重要的角色，为推动清洁能源发展做出贡献。
智能光伏逆变器的设计与控制
智能光伏逆变器的设计与控制章节一：介绍智能光伏逆变器智能光伏逆变器是一种用于将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电的设备。
与传统光伏逆变器相比，智能光伏逆变器具有更高的效率、更低的损耗和更强的稳定性。
本文将对智能光伏逆变器的设计和控制进行详细介绍。
章节二：智能光伏逆变器的设计原理智能光伏逆变器的设计原理主要包括功率电子器件的选取、拓扑结构的优化和控制策略的制定。
在功率电子器件的选取方面，通常选择高效、低损耗和可靠性较高的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）或SiC（碳化硅）器件。
在拓扑结构的优化方面，采用多级逆变器结构可以有效地减小谐波畸变和提高输出电压质量。
在控制策略的制定方面，通过精确的电流和电压控制，实现对光伏逆变器的高效稳定运行。
章节三：智能光伏逆变器控制系统的设计智能光伏逆变器的控制系统包括控制算法和控制器硬件。
控制算法主要分为开环控制和闭环控制两种方式。
开环控制主要根据输入电压和电流信号来确定输出电压和电流，适用于稳定运行的情况。
闭环控制通过对输出电压和电流的反馈进行调整，实现更准确的输出。
控制器硬件由控制芯片和相关电路组成，负责执行控制算法并对逆变器进行控制。
章节四：智能光伏逆变器的保护机制智能光伏逆变器的保护机制主要包括过电压保护、过电流保护、过温保护和短路保护。
过电压保护通过监测输入电压，一旦超过设定值，自动切断电路以防止电压过高损坏设备。
过电流保护通过监测电流，一旦超过额定值，及时采取措施以保护逆变器和其他设备。
过温保护通过传感器监测温度，当温度过高时，自动降低输出功率或切断电路，以保护设备和人员安全。
短路保护通过检测电路中的短路情况，及时切断电路以防止过大电流损坏逆变器。
章节五：智能光伏逆变器的优势和应用前景智能光伏逆变器相比传统光伏逆变器具有以下优势：首先，智能光伏逆变器的效率更高，可以最大限度地利用太阳能电池板的输出能量。
其次，智能光伏逆变器的损耗更低，可以节约能源并减少对环境的负面影响。
智慧光伏运营管理系统设计方案
智慧光伏运营管理系统设计方案智慧光伏运营管理系统是一个针对光伏发电项目的运营管理的软件系统。
它通过数据采集、分析与优化运营，帮助提高光伏项目的效益和可靠性。
下面是一个智慧光伏运营管理系统的设计方案，主要包括系统架构、功能模块和数据管理。
1. 系统架构智慧光伏运营管理系统的整体架构分为前端和后端，并通过云平台进行数据传输和处理。
前端包括用户界面和数据采集设备，用户界面用于展示数据和进行设置调整，数据采集设备用于采集现场的光伏发电数据。
后端包括云平台和数据处理服务，云平台用于存储和处理数据，数据处理服务用于对数据进行分析和优化。
2. 功能模块智慧光伏运营管理系统的功能模块主要包括数据采集、分析和优化、故障诊断和维护管理等。
（1）数据采集数据采集模块负责实时采集现场的光伏发电数据，包括光照强度、温度、电压、电流等参数。
数据采集设备可以通过传感器或PLC设备进行数据采集，并将数据传输到云平台进行存储。
（2）数据分析和优化数据分析和优化模块对采集到的数据进行处理和分析，包括功率曲线分析、发电量统计等。
通过对数据进行分析，可以实时监测发电效率和运行状态，并进行优化措施，提高发电效率。
（3）故障诊断故障诊断模块对光伏发电项目进行故障检测和诊断，及时发现和解决故障。
通过对数据的异常分析和预警，可以提前发现故障，并通过系统的维修管理功能派遣维修人员进行维护。
（4）维护管理维护管理模块用于对光伏发电设备进行计划性维护和预防性维护。
通过对设备运行数据的分析和统计，可以制定合理的维护计划和预防性维护措施，延长设备的使用寿命和减少故障率。
3. 数据管理智慧光伏运营管理系统的数据管理主要包括数据采集、存储和分析。
数据采集通过设备传感器或PLC设备进行，实时采集与存储在云平台上。
存储的数据可以进行历史查询和数据分析。
数据分析通过对历史数据的处理和分析，提供综合的报表和图表展示，帮助运营管理人员了解光伏发电项目的运行情况。
总之，智慧光伏运营管理系统通过数据采集、分析与优化运营，实现对光伏发电项目的智能化监控与管理。
基于DSP的太阳能独立光伏发电系统的研究与设计
基于DSP的太阳能独立光伏发电系统的研究与设计一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和环境保护意识的提升，太阳能光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了广泛关注。
基于数字信号处理器（DSP）的太阳能独立光伏发电系统，通过高效能、智能化的电能转换和管理，为无电网或电网不稳定的地区提供了可靠的电力解决方案。
本文旨在深入研究与设计基于DSP的太阳能独立光伏发电系统，以提升系统的整体性能，优化能源利用效率，并推动太阳能光伏发电技术的广泛应用。
本文首先概述了太阳能光伏发电的基本原理和DSP在光伏发电系统中的应用价值。
随后，详细分析了太阳能光伏电池板的选择与配置、最大功率点跟踪（MPPT）算法的实现与优化、电能存储与管理系统的设计等关键技术问题。
在此基础上，提出了一种基于DSP的太阳能独立光伏发电系统的总体设计方案，并深入探讨了系统硬件电路和软件程序的实现方法。
本文还通过实验验证和性能评估，对所设计的基于DSP的太阳能独立光伏发电系统的性能进行了全面分析。
实验结果表明，该系统具有较高的电能转换效率、稳定的运行性能和良好的适应性，为太阳能光伏发电技术的发展和应用提供了有力支持。
本文总结了基于DSP的太阳能独立光伏发电系统的研究与设计成果，并对未来的研究方向和应用前景进行了展望。
通过不断优化和完善系统设计，我们有信心为全球能源结构的转型和可持续发展做出更大的贡献。
二、太阳能光伏发电技术概述太阳能光伏发电，是一种将太阳能直接转换为电能的绿色能源技术。
其基本原理是利用光伏效应，即当太阳光照射在光伏电池上时，光子会与电池中的半导体材料发生相互作用，导致电子从原子中被激发出来，形成光生电流，从而产生电能。
这一过程不需要任何机械运动或其他形式的中间能量转换，因此太阳能光伏发电具有高效、清洁、无噪音、无排放等优点，被视为未来可持续能源发展的重要方向。
太阳能光伏发电系统主要由光伏电池板、电池板支架、逆变器、储能装置和控制系统等组成。
智能光伏发电系统的设计与控制
智能光伏发电系统的设计与控制随着科技的发展和环境保护问题日益受到关注，光伏发电作为新一代清洁能源备受关注。
而智能光伏发电系统的设计与控制则是实现光伏发电系统最佳运行的关键。
一、智能光伏发电系统的构成及原理智能光伏发电系统主要由太阳能电池板、光伏逆变器、电池、负载和控制系统等组成。
其作用是将太阳光能转变为电能，并将电能供电给负载，同时将多余的电能储存于电池中。
太阳能电池板是智能光伏发电系统的核心部件，其作用是将太阳能转换为直流电能。
光伏逆变器则将直流电转换为交流电以供电器使用。
电池则是存储电能的储能装置，负载是消耗电能的设备。
控制系统则起到调节、保护、监测和管理智能光伏发电系统的作用，其中智能控制器是智能光伏发电系统的关键控制部件，它利用模糊逻辑、神经网络等技术对光伏发电系统进行优化控制。
二、智能光伏发电系统的优势智能光伏发电系统的最大优势在于它能够根据气象条件进行智能调节和控制，确保了光伏发电系统的最佳运行状态和效率。
首先，智能光伏发电系统的智能控制技术可以实现最大功率点跟踪技术，保证了太阳能电池板发出的电能能够得到最大程度的利用，提高了光伏发电系统的发电效率。
其次，智能光伏发电系统可以根据能量需求进行智能控制，实现自动调节电池和负载的状态，使得系统在满足能量需求的前提下尽量减少冗余电能的损失和浪费。
最后，智能光伏发电系统采用多种传感技术和数据传输手段，通过对气象、光照、温度、湿度等参数进行监测和分析，对光伏发电系统的运行状态进行实时监测和分析，实现了对系统的智能保护和管理。
三、智能光伏发电系统的设计与控制智能光伏发电系统的设计包括电路设计和系统选择两部分，电路设计主要包括电池管理电路、直流/交流逆变器、功率调节电路等，系统选择主要包括太阳能电池板、电池、光伏逆变器、负载和智能控制器等。
智能光伏发电系统的控制则主要涉及功率跟踪控制、电池管理控制、状态监测和调节控制等。
其中，功率跟踪控制是保证光伏发电系统发电效率最高的关键控制方法之一。
光伏控制器(教学课件PPT)上课讲义
二、功率反馈（Power Feedback）法
功率反馈法的基本原理是通过采集太阳能电池阵列的直流电压值和直流电 流值，采用硬件或者软件计算出当前的输出功率，由当前的输出功率P和上次 记忆的输出功率 P '来控制调整输出电压值。
三、扰动观测（Perturbation and Observation－P&O）法
六、智能型控制器 智能型控制器采用CPU或MCU等微处理器对太阳能光伏发电系统的运行参数进行 高速实时采集，并按照一定的控制规律由单片机内程序对单路或多路光伏组件进 行切断与接通的智能控制。中、大功率的智能控制器还可通过单片机的 RS232/485接口通过计算机控制和传输数据，并进行远距离通信和控制。
项目5 光伏控制器
单体电池发电特性认识 光伏组件发电特性分析 光伏方阵结构设计 光伏方阵方位设计
控制器是太阳能光伏发电系统的核心部件之一，也是平衡系统的主要组 成部分。在小型光伏发电系统中，控制器主要用来保护蓄电池。在大中 型系统中，控制器担负着平衡光伏系统能量，保护蓄电池及整个系统正 常工作和显示系统工作状态等重要作用，控制器可以单独使用，也可以 和逆变器等合为一体。在特殊的应用场合中，特别对于小型光伏发电系 统，控制器决定了一个系统功能。所以必须掌握小型或独立光伏发电系 统控制器的认识及典型控制电路制作。
8.温度补偿 控制器一般都具有温度补偿功能，以适应不同的环境工作温度，为蓄 电池设置更为合理的充电电压。控制器的温度补偿系数应满足蓄电池的 技术要求，其温度补偿值一般为-20～-40m\U℃。 9.工作环境温度 控制器的使用或工作环境温度范围随厂家不同一般在-20～+50℃之间 。
10.其他保护功能 (1)控制器输入、输出短路保护功能。控制器的输入、输出电路都 要具有短路保护电路，提供保护功能。 (2)防反充保护功能。控制器要具有防止蓄电池向太阳能电池反向 充电的保护功能。 (3)极性反接保护功能。太阳能电池组件或蓄电池接入控制器，当 极性接反时，控制器要具有保护电路的功能。 (4)防雷击保护功能。控制器输入端应具有防雷击的保护功能，避 雷器的类型和额定值应能确保吸收预期的冲击能量。 (5)耐冲击电压和冲击电流保护。在控制器的太阳能电池输入端施 加1.25倍的标称电压持续一小时，控制器不应该损坏。将控制器充 电回路电流达到标称电流的1.25倍并持续一小时，控制器也不应该 损坏。
基于DSP的智能光伏并网逆变器控制电路设计
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ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ， ｅ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｓ ｍａ ｌ ｌ Ｐ Ｖ ｇ ｒ ｉ ｄ — ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｈ ａ ｓ ｖ ｅ ｒ ｙ ｉ ｍｐ ｏ ｔ ｒ ａ ｎ ｔ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｎｉ ｇ ｉ ｆ ｃ ａ ｎ ｃ ｅ ． Ａｃ －
（ 广 东省 自动化研 究所 ，广 东 广 州 ５ １ ０ ０ ７ ０ ）
摘要 ： 目前 分布 式光 伏并 网发 电已开 始越 来 越普 及 ， 因此 设计 智 能 、 高效 、 可 靠 的小 型光 伏并 网逆 变 器具 有十
分 重要 的现 实意 义 。根据光 伏 并网发 电系 统特 点 ， 研制 了一 台 ２ ｋ Ｗ 的单相 光伏 并 网逆变 器 ， 该逆 变器 采用 成
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欢迎订阅欢迎撰稿欢迎发布产品广告信息E I C Vo l .152008No.2 31 应的回调函数,完成了数据的接收、保存、运算,是本设计中的重点。
编写时主要是灵活调用MAT LAB 所提供的有关函数。
4 总结本设计中前端数据处理简单快捷,可靠性强,成本低,主要任务是完成数据实时的采集,并快速送往上位机。
上位机程序基于MAT LAB 软件,充分利用了MAT LAB 的面向对象技术、强大的科学计算能力和灵活的人机界面。
本设计中利用串口接收前端MCU 的数据并保存降低了系统成本、快速FFT 运算有效增加了软件处理的实时性且编程简便、强大的人机界面有效提供了所测电量的波形和频谱。
□参考文献[1]任子晖.煤矿电网谐波分析与治理.徐州:中国矿业大学出版社,2003.[2]The Math Works .I nc,Hel p for U sing MAT LAB,Massachusetts ofAmerica,The Math Works .I nc ,2004.9.[3]徐俊文等.MAT LAB 环境下的G U I 编程[J ].内蒙古民族大学学报(自然科学版),2006.21(6):640-641.[4]崔怡.MAT LAB 5.3实例详解.北京:航空工业出版社,2000.作者简介:岳明道(1979-),男,中国矿大硕士研究生,研究方向为电网谐波分析与治理;任子晖(1962-),中国矿业大学信电学院电子科学与技术学科教授,博士生导师,江苏省电机工程学会理论电工专业委员会副主任委员,江苏省电子学会理事,研究方向为检测技术与自动化装置。
收稿日期:2007209212(7591)文章编号:167121041(2008)022*******智能独立光伏电源控制器的设计张 昭,张国荣,苏建徽(合肥工业大学电气与自动化工程学院,合肥230009)摘要:本文针对偏远地区通讯或监控设备的独立光伏供电系统介绍了一种智能太阳能电源控制器的设计方案。
按照该方案所设计的太阳能电源控制器具有控制简单、功能强大、运行可靠、价格低廉等优点,长期的运行实践证明了它的可行性。
关键词:太阳能;电源控制器;智能中图分类号:T M910.2 文献标识码:AD esi gn of i n telli gen t st and 2a lonePV power supply con trollerZHANG Zhao,ZHANG Guo 2rong,SU J i a n 2hu i(School of Electr i c Eng i n eer i n g and Automa ti on,Hefe i Un i versity of Technology,Hefe i 230009)Abs tra c t:Fo r the s ta nd 2a l o ne p ho t ovo lta i c pow e r sys tem i n the com 2m un i ca ti o n o r m on it o ri ng de vi ce s i n the rura l a rea s,the pap e r p re s 2e n ts a de s i gn schem e o f a n i n te lli ge nt so l a r pow e r supp l y con tr o ll e r .The so l a r pow e r supp l y con tr o ll e r ba se d o n this de s i gn schem e ,ha s the a dvan ta ge s of si m p l e co ntr o l,pow e rfu l func ti o n,re li abl e ope ra ti o n and l o w p ri ce.The l o ng -te r m ope ra ti o n ha s p r oved its fea si bility .Ke y wo rds:so l a r e ne rgy;pow e r supp l y con tr o ll e r;i nte lli ge n t1 引言目前我国移动通信运营商对基站的覆盖要求越来越高,从市区、乡村向一些高山海岛覆盖,这些站点往往无法接入市电,但是在这些地区中众多西部偏远地区太阳能资源开发潜力巨大,年平均辐射量都在每平方米5千瓦时以上,在西藏一些地区日辐射量甚至高达每平方米7千瓦时以上,年日照时数大于2000小时[1]。
因此对于这些西部偏远地区的移动通信基站采用独立光伏供电系统进行供电具有很强的实用性和可行性。
本文针对这些偏远地区通讯与监控设备的独立光伏供电系统,介绍了一种单片机控制的太阳能电源控制器的设计方案。
按照该方案设计的太阳能电源控制器具有控制简单、功能强大、运行可靠、价格低廉等优点,长期的运行实践证明了它的可行性。
2 太阳能电源控制器的技术特点与要求(1)该电源控制器主要应用于偏远地区通讯与监控设备的独立光伏电站,这些电站往往地处偏远,站点分散,周围环境恶劣,不适宜工作人员长期职守,这就要求该控制器具备自动控制和远程通讯功能,使工作人员能够实现对它的远距离监控。
(2)由于环境恶劣、维护不便,该控制器自身必须具备完善的保护功能,较强的抗电磁干扰能力。
(3)针对移动通信基站的功率要求,该控制器主要适用于1～7k W 的中小型独立光伏供电系统。
从成本与可靠性方面考虑,该控制器采用逐级充电切换方式对蓄电池进行多路充电控制。
(4)为保证移动通信基站工作的稳定性,该电源控制器还必须具有很高的可靠性。
该电源控制器除具备自动控制方式外还得有备用控制方式,配备有备用电源。
3 太阳能电源控制器系统的原理和设计3.1 系统主电路原理和设计光伏阵列的输出V -I 特性曲线如图1所示。
在一定的光照、电压和温度范围内光伏阵列输出特性近似为电流源,因此利用直接耦合情况下蓄电池组对光伏阵列输出电压的钳位作用可以保证光伏阵列工作在一定的电压范围内对蓄电池组进行充电。
图1 光伏阵列V -I 特性曲线本文论述的太阳能电源控制器从成本与可靠性方面考虑将光伏阵列分成8个支路,采用逐级切换方式对-48V 阀控式免维护铅酸蓄电池(VRLA )组进行多路充电,再由蓄电池组对负载进行供电。
控制器主电路如图2所示。
K 为电子开关控仪器仪表用户□科研设计成果□32 E I C Vo l .15 2008 No.2欢迎光临本刊网站h tt p://www.e i 制各充电支路的接入与断开,D 为防反充电二极管,PV 为光伏阵列,GB 为铅酸蓄电池组。
图2 太阳能电源控制器主电路多路充电控制器工作原理是将光伏阵列分成多个支路接入控制器,一般适用于几千瓦以上的大功率系统。
当蓄电池电压达到过充电保护点时,控制器将太阳能电池阵列逐路断开;当蓄电池电压回落到过放电恢复点时,控制器将太阳电池阵列逐路接通,实现对蓄电池组充电电压和电流的调节。
这种控制方式属于增量控制法,可以近似达到脉宽调制控制器的效果,路数越多增幅越小,越接近线性调节[3]。
但是路数越多,成本也越高,因此综合考虑控制效果和控制成本将光伏阵列分成8路对蓄电池组进行充电。
控制器根据蓄电池组的充电特性以电压为参数分6阶段对蓄电池组进行充电控制,如表1所示。
H 1为蓄电池组过充电报警电压值,H 2为蓄电池组过充电保护点电压值,H 3为蓄电池组过放电恢复点电压值,L 1为蓄电池组过放电保护点电压值,L 2为蓄电池组过放电报警电压值。
电压值大小比较:H 1>H 2>H 3>L 1>L 2。
蓄电池组电压值为V B 。
表1 控制器充电控制方式蓄电池组状态充放电控制方式V B ≥H 1蓄电池过压报警,切换备用蓄电池组。
H 1>V B ≥H 2逐级切除充电支路,动作间隔时间T1可调。
H 2>V B ≥H 3充放电控制不动作,如果是备用蓄电池组给负载供电则切换到主蓄电池组给负载供电。
H 3>V B ≥L 1逐级投入充电支路,动作间隔时间T2可调。
L 1>V B ≥L 2切换备用蓄电池组给负载供电,投入所有充电支路给主蓄电池组充电。
L 2>V B蓄电池欠压报警,切换备用蓄电池组。
3.2 系统整体控制方式及控制电路设计系统的整体结构框图如图3所示。
图中虚线框内模块为系统主控制电路。
检测电路采集太阳能电池阵列和蓄电池组电压信号、充电电流信号、负载电流信号、蓄电池温度信号、控制器温度信号输入单片机。
单片机通过采集来的信号对太阳电池阵列和蓄电池状态进行判断,之后按照多路充电原理对控制器进行充电控制。
同时单片机还将每天控制器运行状态信息存储在EEPROM 中以供上位机下载。
上位机和LCD 模块通过R S485通讯接口与单片机进行通讯,对太阳能控制器进行控制。
监控中心计算机通过GPR S 网络与单片机进行无线数据传输,实现对太阳能电源的远程监控。
太阳能电源控制器还具备手动控制功能。
当控制器自动控制部分发生故障时可以通过控制面板对各支路光伏阵列以及负载回路进行手动接通与断开控制,以保证太阳能电源的可持续性工作。
图3 太阳能电源控制器系统整体结构图控制器通过GPR S模块与监控中心的上位机进行无线通讯,也可以通过R S485接口与上位机进行485通讯。
其中GPR S 是一种整合封包无线电服务,是第2.5代GSM 通信技术标准,它是使用最广的解决移动通信和I P 技术结合的技术方案,为光伏电站远程监控提供了优越的数据传输方式[4]。
控制器通过GPR S 网络实时向监控中心发送太阳能电源的运行状态参数,包括系统的充放电电流、蓄电池组的电压、太阳能电源的故障报警信息等;监控中心则通过GPR S 网络向控制器发送相应的控制指令。
485通信主要用于对控制器的近距离维护和安装,必要时也可通过485通信方式对太阳能电源控制器进行监控。
3.3 系统软件设计单片机程序结构分为主程序、定时器溢出中断程序、外部中断程序和串行口中断程序。
单片机主程序基本流程如图4所示。
单片机通过外部中断程序驱动A /D 转化芯片,输入系统工作状态的检测数据。
单片机在主程序中根据检测数据对控制器进行故障处理以及蓄电池的充放电控制。
单片机在串行口中断程序中与上位机、GPR S 模块和LCD 模块进行异步半双工串行通讯。
定时器溢出中断程序主要用于单片机充放电控制以及为串行通讯提供移位时钟。
图4 单片机主程序基本流程在上位机中采用简单、高效的程序设计语言V isua l B a s i c编写通讯程序和界面。
其中通过VB 提供的通信控件M SCOMM 可以方便的对串行通讯的各项参数进行设置,包括□科研设计成果□仪器仪表用户欢迎订阅欢迎撰稿欢迎发布产品广告信息E I C Vo l .152008No.2 33 串口状态、通信格式和协议等。