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實現(xiàn)太陽能組件電壓變化的供電網(wǎng)絡(luò)電路設(shè)計

作者: 時間:2014-01-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
word-wrap: break-word; text-indent: 2em; line-height: 24px; color: rgb(62, 62, 62); font-family: Tahoma, Arial, sans-serif; font-size: 14px; text-align: justify; ">當(dāng)鋰電池低于315V 時,即電池電量釋放92%以上時,認(rèn)為不能繼續(xù)放電,否則鋰電池內(nèi)部介質(zhì)會發(fā)生變化,致使充電特性變壞,容量降低等。 為此設(shè)計過放電保護(hù)控制電路,此電路的具體設(shè)計如圖3,分析如下:采用了LM 2903的1, 2, 3腳組成的一路比較器,與外圍器件構(gòu)成過放比較器, R12 , R14分壓后接至LM 2093的3腳。 當(dāng)值小于315V 時,分壓值小于214V, LM 2903的1腳由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖剑?Q4 由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài), Q6 飽和導(dǎo)通, JDQ2工作,同時過放紅色指示燈亮。2.4 自動跟蹤控制器

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/226605.htm

控制器的輸入端,光敏傳感器分別由兩只光敏電阻串聯(lián)交叉組合而成。 每一組兩只光敏電阻中的一只為比較器的上偏置電阻,另一只為下偏置電阻。 一只檢測太陽光照,另一只則檢測環(huán)境光照,送至比較器輸入端的比較電平始終為兩者光照之差。 具體電路如圖4所示:光敏電阻RT1 , RT2 與電位器R27和光敏電阻RT3 , RT4 與電位器R28分別構(gòu)成光敏傳感電路。 將RT1 和RT3 安裝在垂直遮陽板的一側(cè), RT4 和RT2安裝在另一側(cè)。 當(dāng)RT1 , RT2 , RT3 和RT4 同時受環(huán)境自然光線作用時, R27和R28的中心點電壓不變。 當(dāng)只有RT1 , RT3 受太陽光照射, RT1 的內(nèi)阻減小, LM 2903 的5 腳電位升高, 7 腳輸出高電平, 三極管Q7 導(dǎo)通,JDQ 4工作,其觸點3, 5閉合。 同時RT3 內(nèi)阻減小, LM 2903的3腳電位下降, JDQ 5不工作,電機(jī)M 正轉(zhuǎn);當(dāng)只有RT2 , RT4 受太陽光照射,同理,電機(jī)M 反轉(zhuǎn)。 當(dāng)轉(zhuǎn)到垂直遮陽板兩側(cè)的光照度相同時, JDQ 4, JDQ 5都導(dǎo)通,電機(jī)M 才停轉(zhuǎn)。 在太陽不停地偏移過程中,垂直遮陽板兩側(cè)光照度的強(qiáng)弱不斷地交替變化,電機(jī)不停的運動,使太陽能接收裝置始終面朝太陽。

圖4 自動跟蹤控制器

2.5 充電管理

鋰電池的充電過程一般分為3個階段: ①涓流充電階段。 ②恒流充電階段。 一般可以充電到電池容量的85%左右。 ③恒壓充電階段。鋰電池過充,輕則減少電池壽命,性能變壞,重則產(chǎn)生漏液等。在本文的設(shè)計中,采用了線性充電管理芯片MCP73831,如圖1所示。 該芯片具有輸出電壓準(zhǔn)確,任意設(shè)定充電電流,自動轉(zhuǎn)換充電模式,消耗電流極?。?5uA ) ,過充監(jiān)測保護(hù)等功能和特點。 MCP73831各管腳的功能:VDD 為輸入電壓端; VSS 為參考零電壓端; VBA T為充電控制輸出端; STA T 為充電狀態(tài)輸出端。 PROG為電流設(shè)定與充電控制使能端。 鋰電池充電時,充電管理芯片MCP73831的PROG 接口須外接電阻到VSS,具體計算公式: IREG = 1000 (V ) /RPROG其中RPROG的單位為kΩ, IREG的單位為mA. 在本文設(shè)計中RPROG = 2kΩ。

則IREG = 500mA. STA T的各接口狀態(tài)及中指示燈的邏輯關(guān)系如表1所示。 充電管理芯片MCP73831通過檢測鋰電池的BA T引腳來判斷電池的各個狀態(tài),從而對電池進(jìn)行充電管理。 不發(fā)生過電壓保護(hù)時,一方面對MCP73831提供5V 電壓。 一方面通過D 5傳輸?shù)絁DQ2對后續(xù)電路供電。 應(yīng)急充電時,外接5V 電源,一路通過D5到繼電器JDQ 2. 另一路到達(dá)MCP73831對鋰電池充電。 D5 陰極端輸出電壓5(V ) - 017 (V ) = 413 (V ) ,由于鋰電池的電壓在充滿或非充滿電狀態(tài)的時候,都低于D6 陰極輸出端電壓(D5 , D6 共陰極) , 所以在應(yīng)急充電的過程中, RT9193 正常工作。 在CMOS ( comp lem entary m etal2oxidesem iconducto r)型電壓調(diào)節(jié)器RT9193的B P端和地之間連接一個22nF的電容,可以極大的減少調(diào)節(jié)器的輸出噪聲。在常溫狀態(tài)下,充電完成時電壓412V 的鋰電池, 消耗了90%的電量時候, 電壓仍然會保持315V. 本文設(shè)計中選用電壓調(diào)節(jié)器RT9193,即使314V 的時候,輸出電壓仍然可以穩(wěn)定在313V。

表1MCP73831中指示燈的邏輯關(guān)系

3 試驗數(shù)據(jù)及結(jié)果分析

在調(diào)試中, 采用模塊化測試的方法, 最后進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試。 對進(jìn)行測試,選用可調(diào)電源,調(diào)節(jié)輸入電壓,輸出電壓及試驗數(shù)據(jù)如表2所示。 通過應(yīng)急充電接口接入標(biāo)準(zhǔn)5V 電壓,斷開RT9193,對進(jìn)行測試時,沒有連接二極管D5 , D6 ,發(fā)現(xiàn)MCP73831的指示燈指示不正確。 分析發(fā)現(xiàn), 不連接二極管D5 , D6 , 相當(dāng)于RT9193直接連接在BA T引腳輸出,在MCP73831上電的瞬間, 要檢測BA T的狀態(tài), RT9193的輸入引腳及支路連接到鋰電池的正極,直接影響到了MCP73831對BA T引腳的檢測狀態(tài),致使充電進(jìn)入涓流充電階段。 增加D5 , D6后,再進(jìn)行試驗,指示燈符合邏輯要求。 測試輸出電流為最大為485mA,充電電壓達(dá)到412V 時,綠色指示燈熄滅,紅色指示燈亮起,完成對鋰電池的充電。 W1 接入0~10V 可調(diào)節(jié)電壓源(初始值設(shè)為5V ) ,M1 接入0~5V 可調(diào)節(jié)電壓源(初始值設(shè)為4V ) ,調(diào)節(jié)滑動變阻器R13 , R14. 使W 1輸入電壓6V 時LM 2903的7腳由低電平轉(zhuǎn)為高電平。 測量此時滑動電阻器R13 = 3115kΩ, 固定此電阻值。 M1 輸入電壓315V 時LM 2903的1腳由高電平轉(zhuǎn)為低電平,測量此時滑動變阻器R14 = 1kΩ,固定此電阻值。 此時發(fā)現(xiàn)LM 2903的1腳輸出處于臨界值,不停的在高低電平之間變換,繼電器JDQ2不停的通斷, 減少了JDQ2的使用壽命,極易損壞無線示功儀及無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備, 對無線設(shè)備的壽命影響也極大。 分析發(fā)現(xiàn):在過放電保護(hù)過程中,檢測值和比較值如果達(dá)到基本一致的狀態(tài),則會產(chǎn)生臨界保護(hù)。 為此在電阻R20與R′20之間接電解電容C13 ,通過對電容的充放電,延遲了Q4 的關(guān)斷時間,增加了開啟和關(guān)斷的時間間隔,電容的大小決定了時間間隔的長短。 該時間即為過放保護(hù)控制器的保護(hù)延時時間。 設(shè)計選用212μF電容,測試發(fā)現(xiàn)延時15s左右。

自動跟蹤控器調(diào)試,調(diào)試時W1 接5V 電源,用一只100W 燈泡照射RT1 與RT3 并移動燈光,可以發(fā)現(xiàn)太陽能采集板跟著燈光運動。 但穩(wěn)定狀態(tài)時電機(jī)不停震動, 此時通過在電阻R31與電阻R32之間增加一個417uF電容,延遲電機(jī)啟動、停止時間。 經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)延時時間40s左右,相對太陽照射時間來說,此時間可以忽略不計,不影響跟蹤功能。 同理在電阻R34與電阻R35之間增加一個417μF電容。 經(jīng)測試發(fā)現(xiàn):可以完全消除電機(jī)震動現(xiàn)象且跟蹤效果良好。 各部分獨立調(diào)試完成后對和充電管理芯片MCP73831進(jìn)行聯(lián)調(diào),然后增加RT9193進(jìn)行調(diào)試, 最后實現(xiàn)整個系統(tǒng)的調(diào)試。 經(jīng)測試證明, 實現(xiàn)了設(shè)計目標(biāo)和功能要求。


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