基于LPC2478的實(shí)用型太陽(yáng)能發(fā)電控制系統(tǒng)

　　引言

　　目前，我國(guó)國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤器主要有：壓差式太陽(yáng)能跟蹤器、控放式太陽(yáng)跟蹤器、時(shí)鐘式太陽(yáng)跟蹤器、比較控制式太陽(yáng)跟蹤器。由于純機(jī)械式的跟蹤器和時(shí)鐘式的機(jī)電跟蹤器精度偏低，本系統(tǒng)采用了精度相對(duì)較高的光敏電阻控制雙軸太陽(yáng)跟蹤器使光伏電池始終朝向太陽(yáng)，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(duì)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)研究其設(shè)計(jì)，使光伏電池始終跟蹤太陽(yáng)光的方向;利用步進(jìn)式擾動(dòng)觀察算法，設(shè)計(jì)出太陽(yáng)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(jì)DC/DC升、降壓變換器，對(duì)輸出電壓進(jìn)行控制;為提高太陽(yáng)能電力的使用效率，系統(tǒng)采用蓄電池作為輔助電源，并計(jì)劃設(shè)計(jì)能自動(dòng)對(duì)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(dòng)跟蹤系統(tǒng)

　　太陽(yáng)能發(fā)電自動(dòng)控制系統(tǒng)以及自動(dòng)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(chǔ)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(gè)四相八拍的步進(jìn)電機(jī)W1和W2用作自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)：W1用來(lái)調(diào)整太陽(yáng)能電池板的方位，W2用來(lái)調(diào)整太陽(yáng)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(jì)是在采集板上固定一個(gè)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(gè)方向上分別布置4 只光敏電阻：其中P1、P3 東西對(duì)稱安裝在圓筒的兩側(cè)，用來(lái)粗略的檢測(cè)太陽(yáng)由東往西運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角度即方位角;P2、P4 南北對(duì)稱安裝在圓筒的兩側(cè)，用來(lái)粗略檢測(cè)太陽(yáng)的視高度即高度角。在圓筒內(nèi)部的東、南、西、北四個(gè)方向上也分別布置4 只光敏電阻，用來(lái)精確檢測(cè)太陽(yáng)由東往西運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角度和太陽(yáng)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(gè)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(duì)于底座可以轉(zhuǎn)動(dòng))，轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)于支架可以轉(zhuǎn)動(dòng))，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(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī) 1 帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)架以及固定在轉(zhuǎn)動(dòng)架上的主軸、支架以及光伏電池轉(zhuǎn)動(dòng);同時(shí)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)2 帶動(dòng)光伏電池相對(duì)與支架轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)1、步進(jìn)電機(jī)2 的共同工作實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)方位角和高度角的跟蹤。