基于微電壓調(diào)節(jié)的太陽能充放電系統(tǒng)設(shè)計
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3 軟件說明
太陽能充放電的程序設(shè)計主要由光伏電池板輸出的最大功率點追蹤程序、A／D數(shù)據(jù)采集程序、PWM脈沖控制充電程序、充放電控制程序4部分組成。A／D數(shù)據(jù)采集程序?qū)崟r動態(tài)地采集光伏電池板的輸出電壓(即圖7中C1兩端電壓)通過檢測電容兩端電壓芯片自動完成對采集數(shù)據(jù)的分析和處理。電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計需要注意RC時間常數(shù)是否能夠滿足A／D采樣速率的要求。最大功率跟蹤程序是軟件程序的重點，新算法的提出實現(xiàn)了系統(tǒng)的高效率。充放電控制程序則是系統(tǒng)的核心控制部件，主要由PWM調(diào)節(jié)控制原理實現(xiàn)高效的輸出和匹配。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/175779.htm
系統(tǒng)軟件流程如圖8所示。電阻分壓網(wǎng)絡(luò)對光伏電池輸出電壓(VG)和蓄電池端電壓(VX)進(jìn)行動態(tài)采集，將獲得的光伏電池輸出電壓(VG)交給最大功率點追蹤程序進(jìn)行分析和處理；開啟定時器，在不超時的情況下，捕捉當(dāng)前的最佳工作點(VG’)；接下來進(jìn)入充放電控制程序，通過分析VG’和對應(yīng)的光伏電池輸出電壓VX’，控制MOS管和三極管的導(dǎo)通和截止，實現(xiàn)充放電的控制；在規(guī)定時間內(nèi)(即工作點重新采集到時)，重新采集分析電壓，如此循環(huán)往復(fù)。
最大功率點追蹤流程圖如圖9所示。Vm1、Vm2分別對應(yīng)電壓增長過程中功率相對接近最大工作點時的兩側(cè)電壓值，對每一次電壓的分析和處理以一定的電壓范圍為基礎(chǔ)，增加追蹤的工作效率；由前面的太陽能電池輸出特性曲線可知，在最佳工作點(VP)兩側(cè)的電壓增長幅度有很大的不同，故爬坡過程中采用的步長要予以區(qū)分；圖中的電壓增量步長△V、△V’是隨著壓差(VG與VP的差值)的改變而改變，以尋求更精確的電壓值；在最大工作點VP兩側(cè)進(jìn)行爬坡過程中，不同的m、n對應(yīng)各自相應(yīng)時的間差(△Ti)，最小定時時間(△Tmin)所對應(yīng)的電壓為該階段的最佳工作電壓，理論基礎(chǔ)就是前面所引用的電荷理論。
A／D數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計部分主要是解決多通道采集時通道切換方式的問題。本文以輪詢方式實現(xiàn)通道的切換，在主函數(shù)的調(diào)用中以通道號(ChannelNum)作為參數(shù)，在多次采集之后求得數(shù)據(jù)的平均值作為子程序的返回結(jié)果。充放電控制程序設(shè)計部分主要是解決PwM調(diào)試時周期的選擇以及占空比的配置問題，由于MOS管的開關(guān)頻率會帶來系統(tǒng)的損耗，所以PWM周期的設(shè)置很重要。
根據(jù)太陽能電池的輸出特性曲線可知，在最大功率點附近擺動時對其最大點的追蹤都是爬坡的方式，但是指示方向不同。由于曲線的平緩程度不同，兩側(cè)在爬坡的過程中步長也是有區(qū)別的，平緩步長大，陡峭步長小，所以步長的選擇是重點考慮問題。通過定時／計數(shù)器對不同電壓爬坡階段的計時，根據(jù)上述電荷量理論，所用時間最短的階段就是此刻效率最高的階段，該點就為追蹤的最大功率點。
結(jié)語
本文研究了太陽能充放電控制系統(tǒng)的簡潔高效理論，主要以簡單的電路和改進(jìn)的優(yōu)化算法實現(xiàn)了系統(tǒng)的高效率轉(zhuǎn)換。該方法在實驗階段是可行的，但是由于自身電路的局限以及外界環(huán)境的干擾，該系統(tǒng)的穩(wěn)定性、電路的精簡度有待提高。
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