蓄电池太阳能充电系统研究

在污染和能源日趋紧张的背景下,太阳能作为一种新型的绿色可再生能源,具有储量大、利用经济、清洁环保等优点。因此,太阳能的利用越来越受到人们的重视。本文试图设计一种切实可行的太阳能充电控制器,通过对蓄电池充电,满足小功率的用户需求。 一套基本的太阳能充电系统是由太阳能电池板、充电控制器和蓄电池(组)构成。其中,太阳能电池是整个系统的的基础,为系统提供能量。控制器是系统的核心部分,根据太阳能电池和蓄电池的不同状态,选择不同的控制策略,保护蓄电池。 本文从以下几个方面进行研究: 首先,本文介绍了太阳能电池的结构原理。太阳能电池通过光伏效应,把太阳能转化为电能,它是一个典型的非线形元件。文中给出了太阳能电池的物理数学模型,并对不同环境和不同日照强度下的太阳能电池板的输出进行了模拟仿真,验证了它的非线性。 其次,蓄电池作为整个系统的储能装置,它是一个非常重要的部件。因此有必要对蓄电池进行合理的管理来延长其使用寿命。本文对常用的铅酸蓄电池原理及工作情况作了详细介绍,也对锂离子电池和铁电池原理进行了分析。在此基础上介绍常用的蓄电池充电方法。 最后,构建了太阳能充电控制系统的实验电路,对蓄电池充电效果进行了验证。设计了一种基于脉冲宽度调制技术的充电控制器。整个系统采用单片机作为控制中心,用LM331实现对太阳能电池和蓄电池电压的A/D转换(V/F转换),通过计算蓄电池的荷电状态来确定开关管的占空比,确保蓄电池在充电初期有足够的充电电流,而在充电后期不会因为电流过大导致过充,达到保护蓄电池的目的。实验结果表明,系统能够有效的判断蓄电池的荷电状态,并采取相应的充电方式,达到延长其使用寿命的目的。