太阳能供电装置之设计制作.docVIP

太陽能供電裝置之設計製作 　組員: 陳韋有 王瑞祥 黃彥智 王聖傑 德霖技術學院機械工程系日四技一種單晶片微控制器 在高山建微波中繼站，電源是一個難以解決的問題。一般高山地區附近沒有電網，如果從數十里或數百公里以外將交流電網拉到山上，投資十分巨大，而且電網容易引入雷電，損壞各種設備，甚至造成人員傷亡。如果利用發電機（如柴油發電機）發電，不僅費用高，而且維護困難，同樣不經濟。然而，高山地區太陽能、風能資源十分豐富，綜合利用這些自然資源作為中繼站的電源，便是我們所要研究的問題。 太陽能系統的最優設計必須依靠系統運行最優化控制來實現。利用計算機進行系統控制可以實現這個目標。由於太陽能系統規模較小，一般可採用微機控制和微處理機技術，或者把二者集於一體。目前，太陽能系統的微機控制多用於運行穩定性要求較高的系統。 在光電系統中，單晶片機控制器是太陽能電池供電系統的控制部分，在整個系統中占據著重要的位置。它對系運狀態進行參數採集和監控，控制整個系統充放電回路的工作狀態，保證供電系統能在長期無人值守的況下可靠的運行，配以輸入輸出、顯示控制等外圍電路，組成一個實用控制系統。本控制器有以下的特點： ?（1）採用微型計算機作為控制核心； （2) 採用逐路切換充電控制的模式； （3）體積小，功耗低。 太陽所照射在地球上的熱能，只要把百萬分一的量拿來當能源使用，就能供給全球的電力，所以在現今的有限能源減少，提倡環保中，太陽能勢必會成為未來的趨勢。 而我們所想研究的就是利用太陽能所給的能量，經由轉換發電，來供給民生家電器具，一方面盡量節省所用的市電，另一方面希望達成即使出外也可以擁有即時供應的電力(類似小型發電種類)。或許這個題目有許多的人做過，但我們希望研究出能更與眾不同的成果出來，組員間的共同探討，與師長的一起討論，希望藉由此專題，能學習出更專業的知識與能力。 二、太陽能供電裝置的原理 (1) 單晶片機智能控制器的設計 作者參與了某微波中繼站太陽能供電遠程監控系統的研製工作。目前國內已建成了幾座太陽光電站遠程監測系統，僅管系統具有強大的監測功能，但他仍存在如下一些問題： （1）　數據傳輸速率低； （2）　通訊電話線和日常電話線公用一根線纜,人工電話信號和通訊請求信號易混淆； （3）　系統不能顯示電站的故障信息，對所採集的數據也不能進行分析、比較； （4）　目前系統只能對遠程太陽光電站完成遠程監控，不能遙控電站的啟動／停止運行，不能遠程修復電站可能出現的遠程故障。針對上述所存在的問題及工程要求，我們採用89C51單晶片機智能控制器解決上述的不足。 (2) 遠程監控系統的總體設計 為了遠到供電系統無人值守及遠程監控的目的，本監控系統由地面監控中心的監控主機和八仙太陽光電站單晶片機控制器兩部分組成。單晶片機空制器負責電站的充放電控制、數據採集和發送，並根據主機傳送的命令而完成相應的控制，系統通過太陽光電站直流電源供電；主機完成數據的接收和處理，並通過顯示器實時顯示電站運行參數及工作狀態，必要時通過印表機列印出來，系統直接通過市電220V交流電源供電。上、下位機通訊採用調制解調（MODEM）方式。系統硬體配置如圖一所示。 上圖中太陽光電站遠程監控系統主要由一台IBM-PC機作為上位機一台89C51單晶片機作為下位機組成。限於篇幅，文章只討論89C51單晶片機智能控制器的設計。 (3) 控制器硬體結構 智能控制器的核心採用性價比高、用方便的89C51單晶片機。考慮到有大量的數據需要處理、保存，因而外接一片數據儲存器。具體結構如圖二所示。 (4) 監控系統感測器的選擇 控制器需對太陽光電站的運行情況環境狀況進行檢測，包括光強、風速、環境溫度、充電電流、蓄電池電壓和蓄電池溫度等物理量。電流電壓的取樣是採用科海電流電壓感測器模組。電流感測器的主要感測器件是霍爾元件，採用磁平衡原理，其檢測精度高，線性度好。電流感測器被測電流轉換為0～50mA電流，以電流源方式輸出，配以外加的電壓取樣電路，再將電流信號轉換為AD574採集的標準電壓信號。電壓感測器利用霍爾元件，採用磁補償原理，大功率電阻把蓄電池電壓輸入變換為感測器的標準電流輸入0～10mA，通過電壓取樣電路把感測器輸出電流信號變成電壓信號。充電電流與蓄電池端電壓檢測電路參見文獻【4】。 溫度感測器採用紅外線感測器，它是根據物體吸收外界的能量，會使物體的溫度發生變化的現象而製成的感測器是非接觸型的。圖三是利用量子型的紅外線感測器的電路圖，它具有較高的靈敏度和響應速度。風速採用風杯式感測器檢測，經F/V轉換器送到模擬輸入端。 在太陽光的照射下，根據太陽能電池的短路輸出電流與太陽光照強度成正比，選取一塊兒經標準光計標定好的太陽能電池，作為光強檢測感測器的輸入，根據短路電流的大小即可確定太陽光強。光強檢測感測器採用小電