基于LPC2478的實(shí)用型太陽能發(fā)電控制系統(tǒng)

　　引言

　　目前，我國國內(nèi)太陽能自動跟蹤器主要有：壓差式太陽能跟蹤器、控放式太陽跟蹤器、時鐘式太陽跟蹤器、比較控制式太陽跟蹤器。由于純機(jī)械式的跟蹤器和時鐘式的機(jī)電跟蹤器精度偏低，本系統(tǒng)采用了精度相對較高的光敏電阻控制雙軸太陽跟蹤器使光伏電池始終朝向太陽，在天黑后，能夠使電池板重新朝向東方，實(shí)現(xiàn)日循環(huán)運(yùn)行。

　　本系統(tǒng)為了在總功率輸出相同的情況下使用最少的光伏電池，針對自動跟蹤系統(tǒng)研究其設(shè)計，使光伏電池始終跟蹤太陽光的方向;利用步進(jìn)式擾動觀察算法，設(shè)計出太陽能電池的MPPT功率適配器;為輸出恒定的電壓，滿足負(fù)載的要求，設(shè)計DC/DC升、降壓變換器，對輸出電壓進(jìn)行控制;為提高太陽能電力的使用效率，系統(tǒng)采用蓄電池作為輔助電源，并計劃設(shè)計能自動對一組蓄電池進(jìn)行充放電的切換裝置。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及自動跟蹤系統(tǒng)

　　太陽能發(fā)電自動控制系統(tǒng)以及自動跟蹤系統(tǒng)的框架如圖1所示。該系統(tǒng)以LPC2478微控制器為核心，加上必要的外圍電路：顯示屏LCD、鐵電存儲器FRAM、數(shù)據(jù)采集電路MAX1230、串口通信RS232、PWM以及步進(jìn)電機(jī)的控制等。其中兩個四相八拍的步進(jìn)電機(jī)W1和W2用作自動跟蹤系統(tǒng)：W1用來調(diào)整太陽能電池板的方位，W2用來調(diào)整太陽能電池板的仰角。

　　跟蹤器的傳感器部分為光線采集板，具體設(shè)計是在采集板上固定一個高約10cm、直徑為2.5cm的圓筒形外殼，在圓筒外部的東、南、西、北四個方向上分別布置4 只光敏電阻：其中P1、P3 東西對稱安裝在圓筒的兩側(cè)，用來粗略的檢測太陽由東往西運(yùn)動的偏轉(zhuǎn)角度即方位角;P2、P4 南北對稱安裝在圓筒的兩側(cè)，用來粗略檢測太陽的視高度即高度角。在圓筒內(nèi)部的東、南、西、北四個方向上也分別布置4 只光敏電阻，用來精確檢測太陽由東往西運(yùn)動的偏轉(zhuǎn)角度和太陽的視高度。采集板要固定在光伏電池上，并且與之處于同一個水平面上。跟蹤器的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖2所示。步進(jìn)電機(jī)1固定在底座上，主軸及其支撐軸承安裝在底座上面(主軸相對于底座可以轉(zhuǎn)動)，轉(zhuǎn)動架以及支架固定安裝在主軸上，光伏電池、步進(jìn)電機(jī)2 安裝在支架上面(光伏電池相對于支架可以轉(zhuǎn)動)，步進(jìn)電機(jī)2 的輸出軸連接在光伏電池上。

　　當(dāng)光線發(fā)生偏移，控制部分發(fā)出控制信號驅(qū)動步進(jìn)電機(jī) 1 帶動轉(zhuǎn)動架以及固定在轉(zhuǎn)動架上的主軸、支架以及光伏電池轉(zhuǎn)動;同時控制信號驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)2 帶動光伏電池相對與支架轉(zhuǎn)動，通過步進(jìn)電機(jī)1、步進(jìn)電機(jī)2 的共同工作實(shí)現(xiàn)對太陽方位角和高度角的跟蹤。