对PMW控制的太阳能充电控制器的设计和仿真Word格式文档下载.docx
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电池充电控制器和系统的重要功能控件是：
•防止电池过充电：
限制供给的能量当光伏电池完全带电时。
•防止电池过放电：
，当电池处于电量低的状态时，断开电池的从电气负载。
•提供负载控制功能：
在指定的时间自动连接，并断开电气负载，为实例照明提供负荷从日落到日出。
当电流进一步流入电池使其充满时，串联充电控制器和稳压器被禁用。
并联充电控制器和并联稳压器将多余的电力提供给“分流”的负载，如当电池车位已满时，多余电能提供给电热水器。
当电压超过设定的高电压等级时，简单的充电控制器停止对电池充电，并当重新启用充电时，电池电压下降到这个水平。
脉冲宽度调制（PWM）和最大功率点跟踪（MPPT）技术等更多的精密电子技术可以调整电池的充电速率，使其接近其最大允许充电的能力。
充电控制器还可以监控电池温度来防止过热。
一些充电控制器系统也可以显示数据，将记录的跟踪电流大小等数据传送到显示装置。
2．PIC单片机
2.1概述
PIC（可编程控制器）单片机最初是由一个通用半导体仪器开发公司的一个主要分部在现有的微控制器前提下改进出来的，因为他们可以编程控制高输出电流，输入/输出控制器约一个RISC（精简指令集架构的代码）。
可以有效地控制内部时钟周期指令，时钟周期是振荡器周期除以4。
早期的单片机可以与一个20MHz的高频振荡器频率一起使用。
这使他们较快的使用8位微控制器，但他们的主要特点是每个I/O（输入/输出）引脚吸收电流能力是20mA。
现在典型高效I/O引脚吸收电流能力只有1毫安（mA）到1.6毫安。
2.2PIC16F887单片机
PIC16F887单片机是最新产品之一。
它的所有功能组件，现代微控制器通常都有。
由于其价格低廉，适用范围广，高质量和便利性，成为了一个理想产品，应用如：
工业中各种过程的控制，机控制装置等不同的控制装置，测量它的一些主要特征列于下表。
表1PIC16F887特点
2.3外部振荡器模式
外部振荡器模式（见图1）的作用用于配置内部振荡器的时钟源。
这个频率源是由石英晶体或陶瓷谐振器连接到振荡器引脚构成的。
根据在使用中组件的特征，选择下列一种方式：
•LP模式（低功率）是用于低频石英晶体。
这种模式的设计用于驱动32.768千赫，通常嵌入在石英晶体中。
这个很容易通过小尺和特定的圆柱形状进行识别。
电流消耗最少的的模式在三种模式中。
•XT模式用于中频高达8MHz的石英晶体。
电流对介质消耗最小在三种模式中。
•HS模式（高速）用于8MHz的高频石英晶体。
目前的消费是最高的在三种模式中。
图1陶瓷组件谐振器XT或HS模式外部振荡器外部示意图
2.4模拟部分
PIC16F887除了有大量数字I/O总线外，还包含14个模拟输入。
它们使单片机不仅有其引脚为逻辑0或1（0或的+5V）的功能，还能够精确测量其电压并将其转换成一个数值，即数字格式。
整个过程需要在A/D转换器模块中运行，其具有以下特点：
•转换器产生一个10位的二进制结果，该方法逐次逼近并将转换结果保存在ADC寄存器（adresl和adresh）；
•分别有14个模拟输入；
•A/D转换器允许一个模拟输入信号转换一成个10位的二进制信号；
通过选择参考电压Vref‐和Vref+，将分辨率最小值和质量的转换可以调整到不同的要求。
2.5CCP模块
CCP是捕获/比较/脉宽调制的缩写。
CCP模块是一个允许用户在外围改变时间和控制不同的变量。
捕获模式，允许一个持续时间事件。
该电路提供了可以观察寄存器的当前状态不断变化的功能。
估计模式比较值存在两个寄存器中。
该电路还允许用户触发一个外部事件当一个预定量时间已过期时。
PWM脉冲宽度调制可以产生信号的变化频率和占空比。
PIC16F887单片机有两个这样的模块，CCP1和CCP2。
他们都和正常模式是一致的，除现有的增强型PWM的CCP1模块是个例外。
3．充电控制器
一个家用太阳能光伏发电系统的主要部件有：
太阳能电池，太阳充电控制器，蓄电池，和负载（如图2所示）。
图2简化硬件的家用太阳能系统框图
该充电控制器由四部分组成：
•电压缩放阶段：
它是用来衡量蓄电池和光伏电池状态的，由微控制器可以测量其数值（从18V至5V的电压缩放）。
此阶段可以通过使用一个分压电路实现，如下图所示（R1=130KΩ，R2=50KΩ）。
图3电压调节电路
计算R2
PWM驱动电路：
采用PWM电子技术驱动蓄电池正确充电。
MOSFET晶体管是一种特殊类型的晶体管，应用于高电流。
一个2sj118硅P沟道MOSFET8A晶体管的选择。
图4PWM驱动电路示意图
•微控制器单元：
本单元负责采集光伏电池和蓄电池按比例缩小的测量电压，生成PWM信号提供给驱动电路，为充电控制算法提供基础。
•充电控制算法:
管理充电过程电池和保护，同时用MikroBasic®
pro设计和实现超载和深度流量控制算法。
流程的控制算法图5所示。
图5充电控制算法
所提出的充电控制器的完整的原理图如图6所示：
图6太阳能充电控制器的完整原理图
4.仿真
该充电控制器采用proreus仿真实例数据在表1，仿真结果如图7-11所示
表2模拟试验
图7仿真结果测试1（B输出表示驱动信号代表PIC的PWM信号）
图8仿真结果测试2（B输出表示驱动信号代表PIC的PWM信号）
图9仿真结果测试3（B输出表示驱动信号代表PIC的PWM信号）
图10仿真结果测试4（B输出表示驱动信号代表PIC的PWM信号）
图11仿真结果测试5（B输出表示驱动信号代表PIC的PWM信号）
5．结论
独立光伏发电系统的整体成本可以降低适当的电池充电控制技术，实现了高电池的充电状态和寿命，在不断变化的大气条件下，这导致间歇性光伏能源生产。
在本文中，一种新的电池充电调节系统已经提出，包括由直流/直流转换器低成本的微控制器单元。
所提出方法的优点是：
（a）PWM技术采用的控制算法，保证转移到电池组的能量最大化，从而实现了一个更好的利用光伏电源的方法。
（b）电池寿命增加是因为电池操作在一个较高的充电状态。
（c）蓄电池充电算法不依赖于精确的电池电流的测量，从而降低了电流传感器所需的精度和随后的电路成本。
仿真结果表明，所提出的方法的使用能更好地利用现有的光伏能源。
参考资料
【1】邓禄普，J.P.《电池和单独的电荷控制光伏发电系统的基础与应用》桑迪亚国家实验室，光伏系统应用部，佛罗里达太阳能中心，可可/佛罗里达—美国，1997
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【3】M.H.拉希德，《电力电子技术手册》，学术出版社，2001。
【4】佛雷格布拉布杰格，弗罗林IOV，莱姆斯teodorescue陈哲，《可再生能源系统》，奥尔堡电力电子大学，IEEE交易能源研究所，2006。
【5】harpritSandhu，“PIC单片机的仪器控制器”，2008。
【6】约翰泥炭矿工，“以PIC18F452嵌入式设计微控制器”，清华大学出版社，2003。
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