太阳能与市电混合供电的“完美融合”

　　1 引言

　　经济发展必然带来一些“阵痛”，比如能源消耗，虽然人们的生活水平日益提高，但不可否认的是，全世界都在面临着能源紧张的问题，各种资源的紧缺导致能源价格上涨，也在侧面制约着国家经济的发展。于是可再生能源开始成为人们研究和开发的对象，比如风能、潮汐能、地热能等，其中，太阳能是发展最迅速的一种。因其应用领域广泛。

　　从我国情况来看，2/3以上国土面积的年日照时间在2200h以上，年辐射总量在502万kJ/m2以上，为太阳能的利用创造了丰富的资源和有利条件。因此，如何将清洁能源太阳能融入人们的日常生活，就显得尤为重要了。

　　2 系统控制设计

　　本系统结构框图如图1所示。

　　系统包括太阳能电池供电电路、市电供电电路、蓄电池及其充电电路、单片机及其外围电路等构成。太阳能电池的电流经电流检测电路检测大于30mA时(即阳光足够强)，单片机控制充电控制接入电源为太阳能电池经过DC/DC变换后电源，该电源向蓄电池充电。当单片机检测到阳光较弱时，再检测蓄电池电压，若蓄电池电压足够高，有蓄电池向负载供电，系统停止向蓄电池充电;若若蓄电池电压较低，市电经AC/DC 变换后经充电控制电路向蓄电池充电，再由蓄电池向负载供电。单片机及其外围电路包括PICI6C71、按键电路、报警电路和液晶显示电路。报警用系统工作异常报警、蓄电池欠压报警等。为节省系统功耗采用液晶显示电路显示太阳能电池电流、蓄电池电压、系统工作状态等信息。

　　本系统用太阳能电池将太阳能转换成直流电后，经充电电路存储到蓄电池，再经过放电电路，按不同的供电要求供给不同的直流负载。为保证系统正常工作，设计了检测单元、保护单元、控制单元、显示单元及报警单元等。为保持太阳能电池输出功率最大，又考虑到蓄电池不同电量时的电流接受能力。提高蓄电池使用效率、延长蓄电池寿命，需要制定适应太阳能电池和蓄电池变化的充电策略，有效、科学地控制蓄电池的充、放电电流。本系统利用太阳能电池的输出特性和蓄电池的充放电特性，对充电电路采取两段不同策略的充电控制，即初充电和维持充电两段。初充电时，蓄电池电量少，端压处于下限值，但电流接受能力较大。此阶段蓄电池的电流接受能力大于太阳能电池的输出能力，可以采取快充;快充阶段结束后，太阳能电池的输出能力已超出蓄电池的接受能力，控制器将转人维持充电阶段。此时蓄电池采取浮充，即恒压充电，以保持电量。此时充电电路需提供合适的浮充电压。浮充电压既要足够大，以补偿蓄电池的自放电电流;又不能过大，以免导致蓄电池内部因过充而发生化学成份的分解。在适当的浮充状态下，能大大提高全封闭免维护铅酸蓄电池稳定工作的寿命：且电压即使只有5%的偏差，也会使蓄电池的寿命减半。