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基于GSM的太陽能路燈聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)研究

作者: 時間:2011-03-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘 要:通過對光伏電池板特性及光伏電源最大功率點跟蹤原理的分析,提出了CUK 電路的光伏電源最大功率點跟蹤方法,通過對工作機理的分析,引進(jìn)了一種新的,介紹了太陽能控制器的整體設(shè)計思路,并重點闡述了從機與主機間的通信連接以及主機與監(jiān)控中心之間的無線通信連接等。該系統(tǒng)具有控制能力強、可靠性高和應(yīng)用靈活等特點,具有很高的實際應(yīng)用價值。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/179344.htm

  0 引言

  為了促進(jìn)可再生能源的利用,加快建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會,太陽能利用正逐步獲得人們的重視,太陽能路燈作為高科技節(jié)能產(chǎn)品正逐漸替代傳統(tǒng)路燈。

  針對太陽能路燈的特點,介紹了一種太陽能路燈,即,從機和主機之間通過RS485 接口進(jìn)行連接,主機對各個從機的太陽能板、蓄電池和LED 燈頭的工作狀況和各種運行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控,然后,主機通過MC39i 模塊將檢測結(jié)果以短信或語音的形式傳送給監(jiān)控中心或相關(guān)技術(shù)工作人員,實現(xiàn)對太陽能路燈的監(jiān)控。

  1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

  目前的太陽能路燈控制系統(tǒng)都是獨立光伏控制系統(tǒng),主要由六個部分組成:太陽能電池、蓄電池、LED 路燈、控制器、充電電路、放電/負(fù)載驅(qū)動電路[1]。主機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。太陽能電池板輸出經(jīng)CUK 電路調(diào)節(jié)后直接與蓄電池連接,系統(tǒng)主控芯片采用DSPIC30F3011 單片機,實現(xiàn)太陽能板電壓采集、蓄電池電壓采集、控制CUK 電路、控制LED 燈頭、主從機間485 通信、主機與監(jiān)控中心或工作人員間的連接等功能。

主機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1 主機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  1.1 光伏電源最大功率點設(shè)置

  光伏電源系統(tǒng)由于受日照強度及環(huán)境溫度變化的影響,其電壓(電流)變化很大。為了在負(fù)載電阻變化較大時系統(tǒng)有較大的靈活性和較高的轉(zhuǎn)換效率,該系統(tǒng)的主電路選用CUK電路,原理為Boost-Buck 電路,一級電路實現(xiàn)兩級調(diào)壓。

  該系統(tǒng)采用CCM 工作模式,該工作模式的特性非常接近于一個匝數(shù)比可調(diào)的DC-DC 變壓器。能量的儲存和傳遞同時在兩次開關(guān)動作期間和兩個回路中進(jìn)行,變換器效率很高。CUK電路中開關(guān)管導(dǎo)通的占空比的改變,對光伏陣列而言表現(xiàn)為其輸出阻抗發(fā)生了變化,輸出阻抗的變化將影響光伏陣列的輸出特性。從而一定的輸出阻抗對應(yīng)一個輸出電壓值和輸出電流值。而MPPT 技術(shù)即是通過調(diào)節(jié)CUK 電路的占空比而改變光伏陣列的輸出阻抗,從而尋求輸出電流與輸出電壓的乘積即輸出功率的最大值。

  1.2 控制電路硬件設(shè)計

  控制電路的主控芯片采用DSPIC30F3011 單片機,主要控制功能包括:太陽能板電壓采集;CUK 電路選通控制;蓄電池電壓采集;卸荷電路控制;LED 燈頭控制;RS485 通信;模塊發(fā)送短信控制;路燈開關(guān)控制;工作模式控制等。主機原理圖如圖2、圖3 和圖4 所示,其中圖2 為主控芯片DSPIC30F3011 的原理圖。圖3 所示為電壓采樣電路和CUK 電路,由于太陽能板電壓和電池電壓都在0~35 V 變化,而單片機的A/D 輸入電壓范圍為0~5 V,所以對采樣電壓進(jìn)行分壓處理后傳送給單片機的A/D 轉(zhuǎn)換通道,CUK 電路用于調(diào)節(jié)太陽能板的最大輸出功率點,其選通開關(guān)通過單片機PWM3 輸出控制。

DSPIC30F3011 原理

圖2 DSPIC30F3011 原理


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