發(fā)布時(shí)間:2018/8/24 16:44:32 來(lái)源:本站
本控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖,如圖1所示:
圖1 控制器的智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖
它由自帶A/D轉(zhuǎn)換功能及PWM輸出的單片機(jī)、電壓采樣電路、充電電流采樣電路、DC/DC降壓電路、MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及執(zhí)行部分和執(zhí)行部分的驅(qū)動(dòng)電路等組成。其中,用8位單片機(jī)STC12C5202AD完成太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)的模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換、對(duì)BUCK電路的PWM脈寬調(diào)制、對(duì)負(fù)載的時(shí)控、光控以及對(duì)重要部件的保護(hù)等功能。
2.1 BUCK電路的設(shè)計(jì)
DC/DC變換電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有多種類(lèi)型,本設(shè)計(jì)采用的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),如圖2所示:
圖2 BUCK電路原理圖
2.2 開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
采用 IR2110的高端部分驅(qū)動(dòng) BUCK電路中的開(kāi)關(guān)管Q3,C4上儲(chǔ)存的電荷為IR2110驅(qū)動(dòng)供電,改善了原來(lái)電路導(dǎo)通不好的狀態(tài),提高了 BUCK電路的轉(zhuǎn)換效率,如圖 3所示:
圖3 IR2110驅(qū)動(dòng)電路
如圖4所示:
圖4 晨關(guān)亮度判別電路
太陽(yáng)能電池的電壓信號(hào)通過(guò)R49送到U3A的負(fù)端,R21和R24組成可調(diào)的比較電壓,以判斷亮度。晨關(guān)電壓是個(gè)經(jīng)驗(yàn)值,通過(guò)大量數(shù)據(jù)的采樣和比對(duì),100W的太陽(yáng)能電池的晨關(guān)電壓為0.7V時(shí),天剛亮,這個(gè)電壓值也作為晚上開(kāi)燈的判斷電壓。
控制器的主控軟件設(shè)計(jì)流程圖,如圖5所示:
圖5 主控軟件的整體程序流程圖
5.1 最大功率跟蹤電路的硬件設(shè)計(jì)
如圖6所示:
圖6 最大功率跟蹤電路
單片機(jī)通過(guò)采樣到的太陽(yáng)能電池的電壓、蓄電池的電壓以及RS上的壓降,進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,通過(guò)設(shè)置的MPPT數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算結(jié)果去調(diào)整單片機(jī)PCA模塊中脈沖的占空比,此脈沖通過(guò)驅(qū)動(dòng)器IR2110驅(qū)動(dòng)BUCK電路中的開(kāi)關(guān)元件 Q3,通過(guò)調(diào)整 Q3的開(kāi)通和關(guān)閉時(shí)間,使太陽(yáng)能電池的輸出電壓始終工作在最大功率點(diǎn)附近,使整個(gè)充電系統(tǒng)達(dá)到最高效率。
5.2 最大功率跟蹤部分的軟件設(shè)計(jì)
最大功率跟蹤程序的流程圖,如圖7所示:
圖7 最大功率跟蹤程序流程圖
6.1 時(shí)控和光控電路的硬件設(shè)計(jì)
主燈的工作時(shí)間分成兩個(gè)時(shí)段,第一時(shí)段是天黑后所需開(kāi)著的時(shí)長(zhǎng),第二時(shí)段是天亮前所需開(kāi)著的時(shí)長(zhǎng),為主燈實(shí)現(xiàn)的光控及時(shí)控功能,時(shí)長(zhǎng)由人工通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)定;輔燈則遵守光控功能,即天黑就開(kāi)、天亮就關(guān)。電路設(shè)設(shè)計(jì),如圖8所示:
圖8 時(shí)控和光控電路
6.2 時(shí)控和光控部分的軟件設(shè)計(jì)
時(shí)控和光控的程序流程圖,如圖9所示。
圖9 時(shí)控和光控的程序流程圖
此外,本控制器還有過(guò)充保護(hù)、過(guò)放保護(hù)、抗干擾等模塊的軟件。
在控制器設(shè)計(jì)中,還設(shè)有蓄電池的過(guò)充及過(guò)放、蓄電池及太陽(yáng)能電池的防反接、負(fù)載的防短路、太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)防雷電、抗干擾等保護(hù)措施。
TJ-0616智能型太陽(yáng)能路燈控制器從設(shè)計(jì)、試制、改進(jìn)到批量生產(chǎn),已完成了科研產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化路程,通過(guò)幾年的使用,已獲得市場(chǎng)的認(rèn)可,已有幾萬(wàn)套投放市場(chǎng),是一個(gè)成熟的商品。該產(chǎn)品在市場(chǎng)上有如下亮點(diǎn):MPPT性能可靠,使的控制器的充電轉(zhuǎn)換效率比常規(guī)控制器高出20%,大大降低了太陽(yáng)能路燈的成本;智能化的光控、時(shí)控及主輔燈的搭配使用,使太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)的效率大大提高;抗干擾性能的提高,提高了太陽(yáng)能路燈的可靠性。
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