1、课程设计说明书 第 1 页 太阳能路灯控制器设计 摘 要 为了提高太阳能光伏控制器的性价比，设计了运用单片机的太阳能光伏控 制器。本控制器具有效率高、可靠性高、运行稳定、性价比高、适宜批量生产的 特点。控制器实现了基于单片机PIC16F711的工作状态控制和蓄电池能量管理， 满足了太阳能光伏控制器在不同工作状态下的稳定运行与准确切换的要求。 蓄电 池充放电精确控制也在此控制器中得到实现。实验结果表明，应用此控制器的太 阳能光伏系统效率高、运行稳定，蓄电池寿命也可延长。 关键词关键词：太阳能，单片机，充放电电路，锂蓄电池 课程设计说明书 第 2 页 1 绪论 1.1 课题背景 能源是经济、社会发
2、展和提高人民生活水平的重要物质基础，能源问题是一 个国家至关重要的问题。随着科学技术和全球经济地飞速发展，对能源的需求也 在日趋增长。自20世纪70年代的世界石油危机以来，人们才真正意识到，化石燃 料的储量是有限的，能源危机迫在眉睫。从全球来看，已探明的可支配的传统能 源储量在不久的将来即将耗尽，能源问题的突出，不仪表现在常规能源的匮乏不 足，更重要的是化石能源的开发利用对牛态环境的污染破坏：大气中的颗粒物和 二氧化硫浓度增高，局部地区形成酸雨。而每年排放的大量二氧化碳带来的温室 效应，使全球气候变暖，自然灾害频繁。常规能源在给人类社会带来飞速发展的 同时，也在很大程度上使人类社会面临着前所未
3、有的困难和挑战。这些问题最终 将迫使人们改变能源结构，依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源， 实现可持续发展。 光伏发电具有取之不尽且无污染等优点，日前在我国，光伏发电主要应用在 如下领域：西部偏远地区电力供应、通讯及交通设施、气象台站、航标灯和照明 路灯。光伏发电的照明路灯应月J具有节能性、经济性和实川性等优点，在众多 应用领域中具有最广泛的发展前景。本课题为研制一套独立光伏电源控制器，廊 州于LED路灯照明系统。通常独立照明系统由太阳能电池、蓄电池、充放电控制 器和负载LED组成。由于系统的稳定性严格受到蓄电池和LED寿命的影响，本课题 研制的充放电控制器通过实时监测系统允放电回路
4、的相关信息， 确定相应的允放 电策略，实现了稳定太阳能电池输出、优化蓄电池充电方法和保护蓄电池及负载 的目的，最终提高了太阳能电池的利用率和整个照明系统的可靠性。 1.2 设计指标 本设计的设计要求指标如下: 1、锂蓄电池电压的检测 2、锂蓄电池电流的检测 3、充放电控制电路的检测 课程设计说明书 第 3 页 4、路灯的电量控制 1.3 设计思路 本文设计了一种基于单片机的太阳能路灯控制器。 采用PWM 脉冲调制控制 保护技术。充放电控制器是太阳能路灯的核心部件，针对锂蓄电池充电的特殊要 求，本文巧妙地采用简单电路检测充放电电压电流、软件补偿用于检测的小电阻 的温度效应，省却硬件补偿的费用，降
5、低了成本。由单片机根据采集到的充放电 电压电流参数，发出各种摔制信号，实现充放电控制，使充放电系统能稳定何效 地运行。 同时设计MPPT控制器，MPPT控制器的全称“最大功率点跟踪”（Maximum Power Point Tracking）太阳能控制器，是传统太阳能充放电控制器的升级换代产 品。所谓最大功率点跟踪，即是指控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并 追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最高的效率对蓄电池充电。下面我们用一种 机械模拟对比的方式来向大家解释MPPT太阳能控制器的基本原理。要想给蓄电 池充电，太阳板的输出电压必须高于电池的当前电压，如果太阳能板的电压低于 电池的电压，
6、那么输出电流就会接近0。所以，为了安全起见，太阳能板在制造 出厂时，太阳能板的峰值电压（Vpp）大约在17V左右，这是以环境温度为25 C 时的标准设定的。这样设定的原因， （有意思的是，不同于我们普通人的主观想 象，下面的结论可能会让我们吃惊）在于当天气非常热的时候，太阳能板的峰值 电压Vpp会降到15V左右，但是在寒冷的天气里，太阳能的峰值电压Vpp可以达 到18V! 现在，我们再回头来对比MPPT太阳能控制器和传统太阳能控制器的区 别。传统的太阳能充放电控制器就有点象手动档的变速箱，当发动机的转速增高 的时候，如果变速箱的档位不相应提高的话，势必会影响车速。但是对于传统控 制器来说，充电参数都是在出厂之前就设定好的，这就像车的档位被固定设置在 了1档。那么不管你怎样用力的踩油门，车的速度也是有限的。MPPT控制器就 不同了，它是自动挡的。它会根据发动机的转速自动调节档位，始终让汽车在最 合理的效率水平运行。就是说，MPPT控制器会实时
