太陽能和市電互補供電系統(tǒng)

　　摘要：為了更好地利用太陽能，減小市電電網(wǎng)的壓力，設(shè)計了太陽能和市電互補供電系統(tǒng)。本系統(tǒng)有兩路電源，一路來源于市電，另一路來源于太陽能，兩路電源并聯(lián)向負(fù)載供電。同時以STC12C5A60S2單片機為控制單元，應(yīng)用AD檢測蓄電池的電量，可控制系統(tǒng)工作于太陽能單獨供電、市電單獨供電以及太陽能和市電并聯(lián)供電三種模式。太陽能電池板可自動跟蹤太陽光，利用光敏電阻檢測太陽光的照射角度，使太陽能電池板保持與太陽光照射方向垂直。

　　引言

　　太陽能是人類可以利用的最豐富能源，取之不盡，用之不竭，無論何處都可以開發(fā)利用，不存在運輸問題。太陽能是一種清潔能源，在開發(fā)和利用時，不會產(chǎn)生廢渣、廢水和廢氣，也沒有噪音，更不會影響生態(tài)平衡。太陽能作為一種可再生清潔能源，其開發(fā)利用對我國的經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護有重要意義。我國在太陽能的開發(fā)利用方面起步比較晚，還有很大的發(fā)展空間。目前開發(fā)利用太陽能不存在技術(shù)問題，對解決電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急問題有一定的幫助。

　　應(yīng)用太陽能最簡單的方法，就是把太陽能轉(zhuǎn)換為電能儲存在蓄電池中，然后向用電器供電。但太陽能發(fā)電效率易受天氣影響，可能會出現(xiàn)由于蓄電池電量不足導(dǎo)致用電器停止工作。為了避免這種問題出現(xiàn)，本文介紹了太陽能和市電互補供電設(shè)計，本設(shè)計可根據(jù)蓄電池的剩余電量自動切換供電模式，并且太陽電池板可自動跟蹤太陽光，在保證用電器不斷電的情況下，最大限度利用了太陽能。

　　系統(tǒng)總體設(shè)計

　　太陽能和市電互補供電系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。220V市電經(jīng)過降壓、整流、濾波電路得到低壓直流電，再經(jīng)過Buck電路穩(wěn)壓得到所需電壓;太陽能電池板通過充電電路把電能存儲到蓄電池中，蓄電池的電壓經(jīng)過Buck電路穩(wěn)壓得到所需電壓。兩個Buck電路的輸出通過MOS管與負(fù)載連接。以STC12C5A60S2為控制中心的單片機具有AD檢測和PWM輸出功能，單片機AD用于檢測蓄電池的電量，當(dāng)電量變化時，可改變系統(tǒng)的工作模式。在太陽能電池板的東、西方向各安裝一個光敏電阻，用于檢測太陽光照射方向的變化，從而調(diào)節(jié)步進電機帶動太陽能電池板轉(zhuǎn)動，使電池板始終保持與太陽光照射方向垂直。

　　系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　Buck電路設(shè)計

　　本系統(tǒng)利用TD7590芯片搭建兩個參數(shù)相同的Buck電路，電路如圖2所示。TD7590是DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓芯片，輸入電壓范圍寬(3.6V～36V);輸出電壓范圍寬(1.222V～34V);連續(xù)輸出電流可高達(dá)5A;內(nèi)部開關(guān)管頻率240kHz;效率高達(dá)95%;內(nèi)置頻率補償電路、過熱保護電路、限流電路。其大電流、高效率的性能符合本系統(tǒng)設(shè)計的要求。

　　C2、C3是輸入、輸出濾波電容，用于減小電壓紋波;C1、C4是退耦電容，用于濾掉高頻干擾;D1是續(xù)流二極管，采用快速肖特基二極管;L1是儲能電感;R1、R2、CFF組成分壓反饋電路，通過調(diào)節(jié)R2可以得到所需輸出電壓。