太阳能充放电控制器设计
摘要
太阳能光伏发电现已成为新能源和可再生能源的重要组成部分，也被认为是当前世界最有发展前景的新能源技术。目前太阳能光伏发电装置已广泛应用于通讯，交通，电力等各个方面，其核心部分就是充电控制器。
本设计针对目前市场上传统充电控制器对蓄电池的充放电控制不合理，同时保护也不够充分，使得蓄电池的寿命缩短这种情况，研究确定了一种基于单片机的太阳能充电控制器的方案。在太阳能对蓄电池的充放电方式、控制器的功能要求和实际应用方面做了一定分析，完成了硬件电路设计和软件编制，实现了对蓄电池的高效率管理。
在总体方案的指导下，本设计使用低功耗、高性能，超强抗干扰的STC89C52单片机作为核心器件对整个电路进行控制。系统硬件电路由太阳能电池充放电电路，电压采集和显示电路，单片机控制电路和RS232串口通信电路组成，主要实现对蓄电池电压的采集和显示。软件部分依据PWM（Pulse Width Modulation）脉宽调制控制策略，编制程序使单片机输出PWM控制信号，通过控制光电耦合器通断进而控制MOSFET管开启和关闭，达到控制蓄电池充放电的目的，同时按照功能要求实现了对蓄电池过充、过放保护和短路保护。实验表明，该控制器性能优良，可靠性高，可以时刻监视太阳能电池板和蓄电池状态，实现控制蓄电池最优充放电，达到延长蓄电池的使用寿命。
关键词：充电控制器；太阳能光伏发电； PWM脉宽调制；
Abstract
Solar photovoltaic power generation has become an important part of new energy and renewable energy, it is considered the current world's most promising new energy technologies. At present solar photovoltaic device has been widely used in communications, transport, electricity and other aspects, the core part is the charge controller.
The conventional charge controller on the market today on the battery charge and discharge control is unreasonable, and its protection is also inadequate,whichs makes the battery life to shorten. To solve this problem, the design identifies a solar charge controller based on single chip solution. In the solar energy to battery charge and discharge means, the controller of the functional requirements and the practical application aspects ,making some analysis,completed the hardware circuit design and software development, to achieve the high efficiency of the battery management.
Under the guidance of the overall program, the design uses low-power, high performance, super anti-jamming STC89C52 microcontroller as a core device to control the entire circuit. Hardware circuit consists of a solar battery charging and discharging circuit, voltage acquisition and display circuit, the MCU control circuit and RS232 serial communication circuit, the main achievement of the acquisition and display battery voltage. Software is based in part on PWM (Pulse Width Modulation) pulse width modulation control strategy, programming the microcontroller output PWM control signal, by controlling the photocoupler on-off the control MOSFET opening and closing, to control battery charging and discharging purposes, and in accordance with the functional requirements implemented the battery over charge, over discharge protection and short circuit protection. Experiments show that the controller performance, high reliability, can always monitor the state of solar panels and batteries to achieve optimal control of battery charge and discharge, to prolong battery life.
Keywords: charge controller; solar photovoltaic; PWM pulse width modulation;
目录
1 绪论 (1)
1.1 课题研究背景和意义 (1)
1.2 太阳能充放电控制器现状 (1)
1.3 设计主要任务 (2)
2 太阳能充电控制器的总体设计方案 (3)
2.1 太阳能路灯系统基本结构 (3)
2.2 充电控制器的控制策略 (4)
2.3 控制器的整体设计方案 (5)
3 太阳能充电控制器的硬件电路设计 (7)
3.1 系统层次原理图 (7)
3.2 单片机最小系统 (7)
3.2.1 STC89C52的简介 (7)
3.2.2 单片机的最小系统及扩展电路 (9)
3.3 充放电电路 (10)
3.4光耦驱动电路 (11)
3.5 A/D转换电路 (12)
3.5.1 ADC0804的简介 (12)
3.5.2 ADC0804外围接线电路 (13)
3.6 LCD显示电路 (15)
3.7 E2PROM数据存储电路 (16)
3.8 串口通信电路 (17)
4 太阳能充电控制器的软件设计 (20)
4.1 系统主程序设计 (20)
4.2 电压采集转换模块 (21)
4.3 显示模块 (22)
4.4 数据存储模块 (24)
4.5 软件调试和仿真 (26)
5 总结与展望 (29)
5.1 设计总结 (29)
5.1 展望 (29)
参考文献 (31)
致谢 (32)
附录Ⅰ源程序 (33)
附录Ⅱ硬件电路图 (43)
1 绪论
1.1 课题研究背景和意义
能源资源是国民经济发展的重要基础之一，随着人民生活水平的不断提高和科学技术的迅速发展，能源的缺口增大，能源问题作为困扰人类长期稳定发展的一大因素摆在了人们面前。伴随着世界能源危机的日益严重，石油价格不断上涨，利用常规能源已经不能适应世界经济快速增长的需要，如何解决能源问题，是每个国家都必须面临的问题。同时，以煤、石油作为燃料在燃烧过程中产生的有害物质已经开始造成全球变暖，即“温室效应"，人类的生活将会由此受到很大的威胁。这些难题迫使政府和社会在发展常规能源的同时必须加大对新能源的开发和利用。
新能源包括水能、风能、太阳能等。虽然风能或水能等更加便宜，但是大多数的自家用户却都不可能找到适当场合进行架设，架设成本较高。而太阳能则不同，任何自家用户只要找到一个有阳光照射到的窗户都可以装置太阳能极板作辅助能源，几百元投资便可以架设。所以综合考虑，太阳能无疑是符合我国可持续发展战略的理想绿色能源，全球能源专家也认为，太阳能将成为21世纪最重要也最有前景的能源之一。
而且太阳辐射能与煤炭、石油等常规能源相比较，更有如下的优点：
（1）普遍性。
地球上处处都有太阳能，不需要到处去寻找，去运输，容易获取。
（2）无害性。
利用太阳能作为能源，没有废渣，废料，废气，废水的排放，没有噪声，不会污染环境，没有公害，清洁干净。
（3）长久性。
只要有太阳，就有太阳能，因此太阳能可以说是取之不尽，用之不竭。
（4）巨大性。
一年内到达地面的太阳辐射能总量要比现在地球上消耗的各种能量的总和大几万倍。
我国幅员辽阔，有着十分丰富的太阳能资源。全国各地的年太阳辐射总量3340．8400MJ ／m2，中值为5852MJ／m2。年日照时数在2200小时以上的地区约占国土面积的2／3以上。我国的西部地区，包括西藏、新疆、青海、内蒙古等省，年日照时间长，这些地区面积宽广、人口密集低，在一些偏僻的地区传统的供电设施建设成本高，电能的供需矛盾显得十分突出，因此当地政府充分利用太阳能发电解决无电地区的用电具有重大的战略意义。为了更高效的利用太阳能，白天可将太阳能转化为电能，利用蓄电池将电能储存起来，需要用电时即可由蓄电池供电。
总体看来我国太阳能资源比较丰富，因此充分利用丰富的太阳能资源，采用太阳能光伏发电技术，可以节约能源，发展经济，提高人民生活水平。
1.2 太阳能充放电控制器现状
（1）太阳能光伏发电
太阳能作为新能源有着巨大的优势，所以世界各国都在努力研发新技术进行获取，比较成熟的是太阳能光伏发电技术。太阳能光伏发电现已成为新能源和可再生能源的重要组成部分，也被认为是当前世界最有发展前景的新能源技术。目前太阳能光伏发电装置已广
泛应用于通讯，交通，电力等各个方面。
在进行太阳能光伏发电时，由于一般太阳能极板输出电压不稳定，不能直接将太阳能极板应用于负载，需要将太阳能转变为电能后存储到一定的储能设备中，如铅酸蓄电池。但只有当太阳能光伏发电系统工作过程中保持蓄电池没有过充电，也没有过放电，才能使蓄电池的使用寿命延长，效率也得以提高，因此必须对工作过程加以研究分析而予以控制，这种情况下太阳能充电控制器应运而生。
（2）充电控制器的作用及现状
太阳能充电控制器具备充电控制、过充保护、过放保护、防反接保护及短路保护等一系列功能，解决了这一难题，这样控制器在这个过程中起着枢纽作用，它控制太阳能极板对蓄电池的充电，加快蓄电池的充电速度，延长蓄电池的使用寿命。同时太阳能充放电控制器还控制蓄电池对负载的供电，保护蓄电池和负载电路，避免蓄电池发生过放现象，由此可见，控制器具有举足轻重的作用。
市目前场上有各种各样的太阳能控制器，但这些控制器主要问题对于蓄电池的保护不够充分，不合适的充放电方式容易导致蓄电池的损坏，使蓄电池的使用寿命降低。目前，控制器常用的蓄电池充电法包括三种：恒流充电法、阶段充电法和恒压充电法。但是这些方法由于充电方式单一加上控制策略不够完善，都存在一定的局限性。另一方面，当蓄电池给负载供电时，由于控制器不能时刻检测蓄电池的电压，这样很容易发生蓄电池的过放电，将会导致蓄电池的深度放电，严重影响其寿命。
所以，如何改善太阳充控制器的充放电方式，开发性能优良的充放电控制器，提高其在实际应用中的效率，成为了一个重要的研究方面。
1.3 设计主要任务
本设计研究确定了一种基于STC单片机的太阳能充放电控制器的方案，在太阳能对蓄电池的充电方式、控制器的功能要求和电路保护方面做了分析，完成了系统硬件电路设计和软件编程，实现了对蓄电池的科学管理，并将充放电控制器应用于太阳能路灯或其他负载，实现了控制功能。这里以充/放电最大电流10A，额定电压12V控制器系统为例，其实现的主要功能如下。
（1）要能自动检测太阳能电池板电压是否高于蓄电池电压，若高于蓄电池电压，则可开启充电；若低于蓄电池电压，则不能开启充电，否则蓄电池电流会反向流向太阳能电池板而造成点亮损耗。
（2）当蓄电池电压低于10.8V时，自动关断负载（欠压关断），同时有报警功能；
（3）当蓄电池电压高于14.5V，自动关断负载（过压关断）和充电电路，同时有报警功能。
（4）当蓄电池处于浮充充电状态时电压值控制在13.5V左右。
（5）当用户将太阳能电池板接反至控制器时，具有保护控制器不被毁坏的功能；
（6）当用户将蓄电池接反至控制器时，要有报警功能，并且具有保护控制器不被毁坏的功能。
2 太阳能充电控制器的总体设计方案
在确定设计方案之前，需要结合应用实例，进行一定的综合分析，更加明确控制器的作用，最后来确定整体方案。这里以太阳能充电控制器应用于太阳能光伏发电路灯系统为例，对系统各个组成部分的主要功能做详细的分析说明。
2.1 太阳能路灯系统基本结构
本系统主要针对直流照明路灯进行系统设计，所以构成太阳能路灯系统主要有四大部分组成，即太阳能极板、蓄电池、充电控制器、照明电路。太阳能路灯系统基本结构如图2-1所示。
太阳能电池板蓄电池照明电路
充电控制器
图 2-1 太阳能路灯系统基本结构
从图2-1中可以看出，太阳能极板阵列将太阳能转换为电能并将电能存储到蓄电池中，蓄电池再将存储的电能输出给照明电路供电，完成能量的传递。系统各个部分的控制功能全由充电控制器来完成。
（1）太阳能电池板
如图2-2所示，太阳能电池板是利用半导体光伏效应制成的，能够直接将太阳辐射转换成电能的器件。具有很强的光伏效应半导体材料，当吸收一定能量的光子后其内部导电的载流子电子和空穴分布和浓度发生变化。光照在半导体P/N结上，就会在其两端产生光生电压，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。在这个过程中，光电池本身不发生任何化学反应，也没有转动磨损，因此使用太阳能电池的过程中没有噪声，没有环境污染，这是其他方式发电所不能比拟的。
图2-2 太阳能电池产生光伏效应
（2）蓄电池
这里首先介绍蓄电池工作原理。
太阳能充电控制器最主要的功能是控制太阳能极板对蓄电池的充电，蓄电池的性能和充放电的方式有很大的关系，所以在设计控制器之前需要对蓄电池的原理、充放电过程做一个分析。
一般铅酸蓄电池是由正极板、负极板、隔板、电池槽、电解液和接线端子等部分组成，极板主要有铅制成，电解液是硫酸溶液。依据化学基础理论：铅酸蓄电池释放化学能的过程(放电过程)是负极进行氧化，正极进行还原的过程；电池补充化学能的过程(充电过程)是负极进行还原，正极进行氧化的过程。分析可知，蓄电池的充电过程和放电过程是可逆的。实际上，蓄电池最重要的指标就是电解液中硫酸根的浓度，因此可以用电池中硫酸溶液的密度(比重)来衡量电池充放电的程度。
工作原理搞懂了之后，接着看蓄电池在整个系统中的作用。
在独立的太阳能光伏发电系统中，蓄电池是整个系统的重要组成部分，是对整个系统性能可靠性影响比较大的部分。在光伏发电系统中，蓄电池的主要作用有：储存能量、对太阳能极板的工作电压的进行钳位、给负载提供启动电流等。蓄电池的存在，可以解决太阳能产生电能和负载用电时间不一致不同步的问题，太阳能极板和负载两者之间电压不匹配的问题等。
（3）充电控制器
一般太阳能极板输出电压的不稳定，不能直接应用于负载，需要将太阳能转变为电能后存储到储能设备如蓄电池中，而控制器在这个过程中起着枢纽作用，其性能的好坏将会直接影响实际应用的使用效果。控制器控制太阳能极板对蓄电池的充电，为了延长蓄电池的使用寿命，必须对它的充放电条件加以限制，防止蓄电池过充电及深度充电。控制器同时负责蓄电池是否对负载供电，当蓄电池的电压在正常范围内时，控制器控制开关接通，蓄电池给负载供电；当蓄电池的电压处于欠压或是过放状态时，控制器控制开关截止，蓄电池停止对负载的供电，在这个过程中控制器起着至关重要的作用，保护负载和蓄电池。
2.2 充电控制器的控制策略
作为光伏发电系统中的关键部件，蓄电池的寿命短是阻碍整个光伏发电系统性能和推广的主要原因之一。根据蓄电池的工作原理，结合实际应用情况，在光伏发电系统中，影响铅酸蓄电池寿命的主要因素有：充电电压的设置、过放控制点的设置、温度、运行环境等。依据这些影响因素，分析蓄电池常见充放电方式局限性，对充放电方式进行了一定的改进。
（1）蓄电池常规充放电方式
目前，控制器常规的蓄电池充电法包括三种：恒流充电法、阶段充电法和恒压充电法。
恒流充电法是通过保持充电电流强度不变进行充电的方法。这种充电控制方法简单，但由于电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的，到充电后期，充电电流多用于电解水，产生气体，使出气过多，影响蓄电池的使用寿命。
第二种是阶段充电法。这种充电方法包括二阶段充电法和三阶段充电法。二阶段充电
法是先用恒定电流充电至预定的电压值，然后改为恒定电压完成剩余的充电，一般两阶段之间的转换电压就是第二阶段的恒电压；三阶段充电法是指在充电开始和结束时采用恒定的电流充电，中间用恒定的电压进行充电。阶段充电法这种方法虽然可以将出气量减到最少，但作为一种快速充电方法使用，实际应用中受到一定的限制。
恒压充电时要严格掌握充电电压，电压在全部充电时间里保持恒定的数值，充电电压过低，蓄电池会充不满，过高则会造成过量充电。由于充电初期蓄电池电动势较低，充电电流很大，随着充电的进行，电流将逐渐减少。这种充电方法在充电初期电流过大，对蓄电池寿命造成很大影响，且容易使蓄电池极板弯曲，将会影响蓄电池的使用。
（2）改进的充放电方式
针对目前市场上控制器的主要问题是由于对于蓄电池的保护不够充分，不合适的充电方式容易导致蓄电池的损坏，同时通过对蓄电池的工作原理和对影响蓄电池使用寿命因素的分析，本论文提出了PWM (Pulse Width Modulation)脉宽调制充电方法。 PWM是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。这种充电法不仅遵循蓄电池固有的充电接受率，而且能够提高蓄电池充电接受率，这也是蓄电池充电理论的进一步发展。
PWM脉冲调制充电方式首先对电池充电一段时间，然后让电池停止充电一段时间，如此循环往复。充电脉冲使蓄电池充满电量，而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，从而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。PWM调制充电方式使蓄电池有较充分的反应时间，减少了析气量，提高了蓄电池的充电效率。脉宽调制方式是指在固定时钟频率下，通过调节开关的通断时间来控制信号的占空比，从而实现对输出电压的调整。实际也就是以一直流电压经过以一定频率打开与闭合开关的控制来改变电压。输出电压波形如图2-3所示。
电压
时间
图2-3 输出电压波形
针对目前市场上的太阳能充电控制器当蓄电池给负载供电时，没有时刻检测蓄电池的电压，很容易导致蓄电池的深度放电这个问题，本论文提出时刻在线检测蓄电池电压来避免蓄电池发生过放现象，保护蓄电池，提高其使用寿命。
2.3 控制器的整体设计方案
通过对应用实例的分析，更加明确太阳能充电控制器的在系统中重要性和作用，同时
依照其功能要求和改进的控制策略，最后确定了整体设计方案。
本系统以STC89C52单片机为主控芯片，利用分压电路对蓄电池的电压、进行采样,然后经过A/D转换将检测电压数据输入到单片机中进行处理，通过液晶芯片把电压值显示出来方便调整。单片机在软件程序的控制下输出PWM控制信号，经光耦驱动MOSFET管开启与关闭来控制充放电电路。该系统可以实现控制蓄电池的最优充放电，有效的延长蓄电池的寿命。系统整体结构框图如图2-4所示。
图2-4 系统整体结构框图
以上通过对控制器、被控对象蓄电池的分析，结合硬件资源和软件控制策略，进行了硬件电路设计和软件编程设计，最终确定整体设计方案。整体方案设计，讲述了光伏发电技术中最重要部分控制器和蓄电池的作用，控制器主要负责控制太阳能极板对蓄电池的充电以及控制蓄电池对负载的供电。由于不合适的充放电方式会导致蓄电池的损坏，缩短蓄电池的使用寿命，本论文提出了PWM脉宽调制充电方法，这种充电方法能够使蓄电池有较充分的反应时间，与以前的充电方式相比，提高了蓄电池的充电效率。同时提出了时刻在线检测蓄电池电压的放电控制方法，避免蓄电池发生过放现象，保护蓄电池。各个部分的控制功能通过对单片机进行软件编程来实现。
3 太阳能充电控制器的硬件电路设计
在整体方案的指导下，依据工程设计的常见思路，本论文从硬件电路设计和软件设计两个方面入手，运用模块化的设计方法去进行控制器的设计。
硬件电路主要由以下几部分组成：单片机最小系统、充放电电路、光耦驱动电路、A/D 转换电路、LCD显示电路、E2PROM数据存储电路、串口通信电路等。下面先从系统层次原理图入手，对系统原理进行详细的分析，然后再对具体电路地进行一一介绍。
3.1 系统层次原理图
系统层次原理图如图3-1所示，电路设计以STC89C52单片机作为主控芯片构成控制电路模块对整个电路控制。首先采用并联分压方式对蓄电池电压采集后，送到AD模块中的A/D转换器进行转换得到一个数字信号的电压值，再将此信号送入到控制模块中单片机进行处理；然后在软件程序控制下，单片机输出控制信号送到充放电模块中，经光耦驱动电路来控制MOSFET。控制MOSFET管导通的方式是脉冲宽度调制(PWM)，根据载荷变化来调制MOSFET管栅的偏置，达到实现开关功能。
图 3-1 系统原理图
最后通过通信模块实现数据的传送和保存。串口通信模块采用MAX232芯片进行TTL电平和RS-232电平之间的转换，加入串口的目的主要是使控制器具有远程通信或远程监控功能，同时方便将每天的异常状态数据记录下来，供工作人员查看。数据存储电路模块，使得当电压出现异常时，让蜂鸣器报警，同时把异常电压值通过I2C总线存放在E2PROM中，作为以后分析使用。
3.2 单片机最小系统
3.2.1 STC89C52的简介
STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存
太阳能充电器使用说明 太阳能移动电源系列产品，拥有智能调压专利技术，可以调节不同的输出电压及电流。可以在太阳光下对各类手机或USB接口数码产品直接充电，也可以在太阳光较弱或无阳光条件下通过内置蓄电池放电对手机或USB接口数码产品充电。适用于出差、旅游、长途乘车船、野外作业等环境的备用电源，具有安全保护、兼容性好，大容量、体积小、使用寿命长、性价比高。 产品规格： 1、太阳能硅板峰值功率：1.54W 2、工作电压：5.5V(最大) 3、充电电流：280mA 4、蓄电池容量：2000mAh 5、输出电压：4.5～9V(可调) 6、输出电流：1A(最大) 7、充电时间：8-10hrs(幅照度：100mW/C㎡) 3-4hrs(室内电源：5V/500mA) 充电说明： 1、在xx下充电 充电时，放电开关应置于OFF位置，以免充电缓慢，展开太阳能板放置阳光下，并正射太阳能板．太阳能充电器的Light1灯变为红色，此时光能转化为电能对太阳能充电器电池蓄存电．红色表明内置锂电池蓄存电能不多，如果Light1灯变为橙色，表明锂电池中蓄存电能较高，且电压在3.8V～4.1V．如果Light1灯变为绿色，证明充电器内置电池蓄存电已经饱和．当您合上太阳能面板时Light1灯将熄灭，太阳能面板停止充电．注： 如果展开太阳能板，在日光下Light1灯变为红色或橙色时，只是表明太阳能面板电压达到Light1灯亮，而不能证明太阳能板在充电．
2、使用AC充电 由于没有太阳光或阴天情况下，该用AC充电器的DC头连接太阳能充电器的DC接口．再将AC充电器插入110V或220V交流电，Light1灯将变为红色再由红色变为橙色再到绿色的过程．Light1灯变为绿色．表明内置电池已充满，并断开AC充电器的连接． 放电说明： 放电时，并将输出电压档位调到适当的电压对充电产品充电，然后根据你需要移动设备选择合适的转接头，也可以用USB插头对数码产品连接一起．并将开关切换到＂ON＂Light1与Light2同时亮时，Light2亮时表示开始放电，（此时内置电池已充满Light1出现红绿交替闪烁属正常现象，具体参考Light1显示说明），当你外接移动设备充电时，Light2亮时，表明正在对你的移动设备或手机充电，移动设备或手机充满后，请将开关切换到OFF位置，以免电量流失． 应用领域： 适用于充电电压在4.5～9V移动通讯、数码 注意事项： １、强光下不能间段充电（直射太阳能面板）约8小时，可充满内置电池． ２、在夏季时请勿将充电器置于车内（车内温度过高）．影响电池使用寿命 ３、请勿隔着玻璃对本充电器进行充电．充电效果差． ４、必须在强光下充电，在弱光下（Light１）亮灯，只能代表检测到有光，并非代表已在充电（如在室内照明灯下）．所以请勿在弱光下进行充电． ５、由于出厂时，每个充电器内所含电量不一致，所以，初次使用充电或放电的时间会不同． ６、请勿使用有腐蚀性溶液擦拭本机，以免损害本产品．
太阳能电池充电控制器电路图(含原理说明) 采用专用蓄电池充电管理芯片UC3906设计太阳能充电控制器，经过实验室调试，其各项性能达到要求。控制器由切换电路、充电电路、放电电路三部分组成(见附图)。下面分别介绍其各个组成部分。 切换电路：太阳能电池接在常闭触点，继电器线圈受三极管Q2控制，当太阳能电池受光照时，Q1导通而02截止，使得继电器线圈绝大部分时间不耗电。在太阳能电池不受光照时，Q1截止而Q2导通，交流电经常开触点送出。 充电电路：由UC33906和一些附属元件共同组成了"双电平浮充充电器"。太阳电池的输入电压加入后．利用电阻R，检测出电流的大小，再利用R2、R3、R4、R5、R6检测蓄电池的工作参数，经过内部电路分忻．进而通过Q3对输出电压、电流进行控制。Rs取值为0.025Ω，充电电流最大为10A，根据蓄电池的容量大小．可改变R，以改变充电电流。 在恒流快速充电状态下，充电器输出恒定的充电电流Imax，同时充电器监视电池两端电压，当电池电压达到转换电压V12时，电池的电量已恢复到容量的70％～90％，，充电器转入过充电状态，在此状态下，充电器输出电压升高到V。。由于充电器输出电压恒定不变．所以充电电流连续下降．当充电电流下降到Io ct 时，电池容量已达到额定容量的100％，充电器输出电压下降到较低的浮充电压Vf蓄电池进入浮充状态。此时U C3906的⑩脚输出高电平，LM2903的①脚输出低电平，发光二极管发光，指示蓄电池已充足电。图中的电路还具有涓流充电的功能，涓流充电的电流值为It,R2为涓流充电的限流电阻。 放电电路：用LM2903接成双迟滞电压比较器，可使电路在比较电压的临界点附近不会产生振荡。R10、R Pl、RP2、LJ2B、Q4、Q5和K2组成过放电压检测比较控制电路。电位器RPl、RP2起设定过放电压的作用。可调三端稳压器LM317给LM2903提供稳定的8V工作电压。 当蓄电池端电压大于预先设定的过放电压值时，U2B的⑥脚电位高于⑤脚电位，⑦脚输出低电位使04截止，Q5导通，K2动作，其常开触点闭合，LED2发光指示负载工作正常；蓄电池对负载放电时端电压会逐渐降低，当端电压降低到小于预先设定的过放电址值时。U2B的⑥脚电位低于⑤脚电位，⑦脚输出高电位使Q 4导通，Q5截止，K2释放，LED2熄灭，指示过放电。该控制器能有效地防止蓄电池过充、过放、过流，可满足了太阳能充电控制器的需要。
电容的充放电过程及其应用 一、实验目的 1．观察RC 电路的矩形脉冲响应。 2．了解RC 微分电路、积分电路及耦合电路的作用及特点。 3．学习双踪示波器的使用方法。 二、实验原理 1． RC 串联电路的充放电过程 在由电阻R 及电容C 组成的直流串联电路中，暂态过程即是电容器的充放电过程（图1），当开关K 打向位置1时，电源对电容器C 充电，直到其两端电压等于电源E 。这个暂态变化的具体数学描述为q ＝CUc ，而I = dq / dt ，故 dt dUc C dt dq i == （1） E iR Uc =+ （2） 将式(1)代人式(2)，得 E RC Uc RC dt dUc 11=+ 考虑到初始条件t=0时，u C =0，得到方程的解： []()() ?? ?? ?? ?-=-=-==RC t E U E U RC t R E i RC t E U C R /exp /exp ）/-（exp -1C 上式表示电容器两端的充电电压是按指数增长的一条曲线，稳态时电容两端的电压等于电 源电压E ，如图2(a) 所示。式中RC=具有时间量纲，称为电路的时间常数，是表征暂态过程进 行得快慢的一个重要的物理量，由电压u 上升到，1/e ≈，所对应的时间即为。 当把开关k 1打向位置2时，电容C 通过电阻R 放电，放电过程的数学描述为 图2 RC 电路的充放电曲线 （a ）电容器充电过程 （b ）电容器放电过程 U R Uc K 1 2 V E R C 图1 RC 串联电路
将dt dUc C i =，代人上式得01 =+Uc RC dt dUc 由初始条件t ＝0时，Uc ＝E ，解方程得 ? ??? ?--=--=-=) /exp()/exp() /exp(RC t E U RC t R E i RC t E Uc R 表示电容器两端的放电电压按指数律衰减到零，也可由此曲线衰减到所对应的时间 来确定。充放电曲线如图2所示。 2. 半衰期T 1/2 与时间常数τ有关的另一个在实验中较容易测定的特征值，称为半衰期T 1/2，即当U C （t ）下降到初值（或上升至终值）一半时所需要的时间，它同样反映了暂态过程的快慢程度，与t 的关系为：T 1/2 =τln2 = τ（或τ= 2） 3. RC 电路的矩形脉冲响应。 若将矩形脉冲序列信号加在电压初值为零的RC 串联电路上，电路的瞬变过程就周期性地发生了。显然，RC 电路的脉冲响应就是连续的电容充放电过程。如图3所示。 图3 RC 电路及各元件上电压的变化规律 若矩形脉冲的幅度为U ，脉宽为t p 。电容上的电压可表示为： ?? ??? ≤≤?≤≤-=- -211 0)1()(t t t e U t t e U t u t t c τ τ ) (t u i )(t u R ) (t C R C ) (t u i (t u R (t u C u u u -t t t 1t 2 t 2t p t 1t 1 t 3 t 2t 3 t 3 t
本科生毕业设计便携式太阳能充电器 2013 年04 月
独创性声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计是本人在指导老师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以注释和致谢的地方外，设计中不包含其他人已经发表的研究成果。与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在设计中作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 年月日 授权声明 本人完全了解许昌学院有关保留、使用本科生毕业设计的规定，即：有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业设计的复印件和磁盘，允许毕业设计被查阅和借阅。本人授权许昌学院可以将毕业设计的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编设计。 本人设计中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”）： 学生签名： 年月日 指导教师签名： 年月日
便携式太阳能充电器 摘要 16到20世纪，随着工业革命的兴起，科学技术的不断发展，人们对自然界中化石能源的索取速度越来越快、数量越来越多。与此同时，化石能源的燃烧对于自然界的生态环境造成了难以弥补的破坏。作为可再生能源，太阳能有着广阔的应用前景，可以成为移动设备供电的有吸引力的能源。当我们外出或旅游时，常常因为手机没电所带来的麻烦而苦恼，但又不能及时找到可以充电的场所，影响了手机的正常使用。为了解决这一问题，本毕业设计介绍一种便携式的太阳能手机充电器，利用单片机控制，实现对移动设备充放电的自由与智能控制。与常规的充电器相比，太阳能充电器必将因为便携式而得到长远的发展。 关键词：能源；太阳能；电池；单片机；便携式
Portable Solar Charger based on Microcontroller Abstract From 16 to 20 century, with the rise of industrial revolution and continuous development of science and technology, people demand a large quantity of fossil energy with increasing speed. At the same time, the burning of fossil energy has caused irreparable damage to the environment. As a renewable energy, solar energy enjoys broad application prospect. Solar power is attractive, because it supplies power for portable devices. When we go out or travel, we are often bothered by the failing power of cellphone. And we can’t find places to charge in time, which affects the normal use of mobile phone. In order to solve this problem, this thesis will introduce a type of portable solar mobile charger, using single-chip microcomputer so that the charge and discharge of mobile devices can be freely and intelligently controlled. Compared with the conventional charger, solar energy charger will definitly have a long-term development for its portable type. Key words: energy;solar energy;battery;intelligent;portable
太阳能充放电控制恒流一体机 YL-SH1031-67型说明书 一、产品概况 本产品专为太阳能路灯系统设计，支持多时段控制，具有防水功能。针对市场上一般太阳能路灯控制器做了有效改进，能大大提高路灯系统的可靠性，延长了控制器和蓄电池的使用寿命。本产品使用灵活方便，具有太阳能控制器和恒流调节双重功能，采用了有线读写方式，配置参数时，无需给控制器供电也可以读写参数，客户也可通过本公司提供的相关软件，自行给控制器设置相关参数。 二、控制器面板图 三、产品技术及优势 1、耐压值为100V ，远超同类产品的40-50V 耐压值，因此，适应性大大提高，实现了6、12V 光伏系统的自适应。安装过程中，光伏组件、蓄电池、负载接线顺序不再要求孰先孰后。 2、无电解电容设计，因此寿命远超市面上同类产品。 3、直接以蓄电池电压加载到LED 灯具，因此，在12V 系统时，LED 灯具每串 指示灯 电指示灯 放电指示灯 数据通信接口
固定是三颗(1W灯珠)或者固定使用四颗灯珠，若使用四颗灯珠一串，此时负载的功率会随着蓄电池电量的下降而下降。 4、每路最大恒定电流值为0.1A---3A，可以在配置软件中自由设定。恒流精 度为3%以内、效率最高为99%。以1W一颗的LED灯珠为例，在12V系统中，最大支持3串10并或4串10并。 5、有线读写方式，独创的通信接口，配置参数时，无需给控制器供电也可 以读写参数。 6、所有控制器运行参数可通过PC端软件设置，其中包括了光控、时控、过 充、过放等相关具体参数。出厂时有相关初始设置，客户也可以进行自由设置。 7、蓄电池充电方式为PWM三段式充电方式 8、五个时间段放电设置，可设置五个不同的时间段，增强了放电的灵活性。 9、本品具有蓄电池过充、过放、防反充保护。 10、具有控制器对蓄电池的温度补偿功能，避免了普通控制器在低温环境充 电不足以及高温环境过充损害蓄电池的情况。 11、本品防水，全金属外壳，防护等级IP67，可适用于各种恶劣环境下。 四、安装与使用 控制器安装要牢靠，选用与电流相匹配的电缆，应尽量减少连接线长度，以减少电损耗。 安装步骤如下： 1、连接蓄电池，注意正负极，不要接反，如果连接正确，则控制器红灯显 示闪烁状态。 2、连接太阳能板，注意正负极，不要接反。 3、连接负载，注意正负极，接反容易导致太阳能路灯的损坏。 以上安装步骤为常规安装步骤，由于本产品耐压值高，安装过程中，光伏组件、蓄电池、负载接线顺序不再要求孰先孰后。 五、使用说明
电容的充电和放电 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
电容的充电和放电1应该是电池负极放出电子到一块极板，电池正极将另一块极板上的电子吸了过去。 2此时电路是通路电容的电过程，你这么理解是对的。3这个问题，要看你这个电路对电容充放电的时间周期。如果高于交流电的周期，那么电容电还没放完，电流方向就改变，开始反向充电，这样电容电压始终不能回零。如果小于交流电周期，电流还没有回落到零，电容已放电完毕。总之，只有两周期相同时，电容电压才和电路电压变化一致。将电容器的两端接上电源。(注意电容及电池连接的极性,电解电容器的负极应与电池的负极相接)电容器就会充电,有电荷的积累。两端电压不断升高,当电容器两端电压Uc同电池电压E相等时,充电完毕。此时Uc(电容器两端电压)＝Q(电容器充电的电量)/C(电容器的电容量),当电容器两端去掉电源改加电阻等负载时,电容器进行放电。放电电流I＝Uc/R(注意Q 是逐渐减少的,Uc也是逐渐减少的,所以I也是逐渐减少的)。 电容的充电和放电 电容是一种以电场形式储存能量的无源器件。在有需要的时候，电容能够把储存的能量释出至电路。电容由两块导电的平行板构成，在板之间填充上绝缘物质或介电物质。图1和图2分别是电容的基本结构和符号。 图1:电容的基本结构
图2:电容的电路符号 当电容连接到一电源是直流电()的电路时，在特定的情况下，有两个过 程会发生，分别是电容的“充电”和“放电”。 若电容与直流电源相接，见图3，电路中有电流流通。两块板会分别获得 数量相等的相反电荷，此时电容正在充电，其两端的电位差v c 逐渐增 大。一旦电容两端电压v c 增大至与电源电压V相等时，v c =V，电容充电完 毕，电路中再没有电流流动，而电容的充电过程完成。 图3:电容正在充电 由于电容充电过程完成后，就没有电流流过，所以在直流电路中，电容 可等效为开路或R=∞，电容上的电压v c 不能突变。 当切断电容和电源的连接后，电容通过电阻R D 进行放电，两块板之间的 电压将会逐渐下降为零，v c =0，见图4。 图4:电容正在放电 在图3和图4中，R C 和R D 的电阻值分别影响电容的充电和放电速度。 电阻值R和电容值C的乘积被称为时间常数τ，这个常数描述电容的充电和放电速度，见图5。 图5:在充电及放电过程中的电压v c 和电流iC
如何看懂太阳能控制器参数。 当今人民的生活水平上了一个新台阶，加上国家大力提倡新能源，太阳能作为新能源的一种，也逐渐为人们所接受。那在选择太阳能控制器时如何看懂它的相关参数呢。下面以我司的一份说明书说起。 额定充电电流：当太阳能电池板给蓄电池充电时标准充电电流，实际充电电流允许
比标准充电电流稍大，但不能大太多。 额定负载电流：当负载工作时，负载回路的推荐标准电流，最好不要超过此值，以免烧坏控制器 系统电压：也就是说该太阳能控制器推荐的标准正常工作的电压，指你蓄电池和太阳能电池板的标准电压，二者的标准电压需一致。当然实际工作电压只要在一定范围内也是会正常工作的。“□12V；□24V/12V AUTO；”是什么意思呢？“□12V”，是指12V的系统；“□24V/12V AUTO”是指12V和24V自动识别的通用控制器。 过载、短路保护：“1.25倍额定电流60秒”是指当负载电流超过标准的1.25倍60秒后，会进行短路保护；“1.5倍额定电流5秒时过载保护动作”是指当负载电流超过标准的1.5倍5秒后会进行短路保护；“≥3倍额定电流短路保护动作”是指当负载电流超过标准的3倍后，立即进行短路保护。 空载损耗：是指当负载关闭或无负载时太阳能控制器本身损耗的电流。 充电回路压降：电池板给蓄电池充电时，太阳能电池板端口的电压与蓄电池端口的电压的差值 放电回路压降：当负载工作时，蓄电池端口电压与负载输出端口电压的差值 超压保护：当太阳能电池板或蓄电池上的电压超过该值时，太阳能控制器停止工作 工作温度：工业级，是指遵守工业上用的设备的一个工作温度。 提升充电电压：当蓄电池出现过度放电时，太阳能控制器会首先以提升充电的方式给蓄电池充电，此时充电电压即为该值，该充电方式会保持10分钟后进入下一充电方式（直充充电方式）。“14.6V；×2/24V；”是指当太阳能控制器工作在12V 系统时，充电电压是14.6V；当24V时，即×2 直充充电电压：太阳能电池板给蓄电池充电时，首先以该充电方式充电（如蓄电池出现过放，首先是提升充电），此时充电电压即为该值，也会保持10分钟后进入下一充电方式（浮充充电方式）
公司简介 作为一家德国独资企业，伏科集团是非并网电力系统太阳能产品部件全球最大供应商之一，从事设计、开发及制造各类型适合全球太阳能市场产品。 伏科致力于促进非并网电力系统的有效应用，提供高质量，高可靠性以及低成本的能源存储技术及系统部件。 伏科集团的分支机构遍布世界6大洲，其中包括3个生产基地和14个办事机构，建立了遍布全球范围的销售网络。 发展历史 伏科集团的历史可以追溯到20世纪80年代中期。德国乌尔姆市应用科技大学的工程师们研究开发了太阳能充电控制器新技术，从而大大增强了非并网电力系统的整体效率。 从1991年开始，这种高端技术应用于太阳能充电控制器系列产品中。 2000年底，在德国乌尔姆应用科技大学和德国乌尔姆市及斯图加特市太阳能源及氢能源研究中心工程师们的努力下，成立了伏科集团。自此，伏科集团集非并网电力系统太阳能产品部件研发、生产、销售于一身，快速发展壮大起来。 技术背景 伏科产品的研发重点在于解决独立供电系统的能量储存问题。目标是通过优化能量的生产、存储和消耗实现系统高效率、高可靠性和低成本。 伏科集团拥有经验丰富的工程师和高素质的合作团队，并且与德国乌尔姆应用科技大学等研究机构有多年的技术交流与合作。因此，伏科产品始终代表了先进的技术水平。 产品介绍 伏科为可再生能源非并网电力系统生产各种尖端科技部件。提供优质产品的同时，也为客户提供必要的技术保障和支持。 伏科产品分为6大类：系统管理器, 充放电控制器, 直流节能灯, 系统附件, 直流应用产品以及发电设备. 选择适合您的伏科产品,请参见应用案例. 技术品质 伏科致力于开发和生产严格符合高品质，高创新和高技术要求的产品。我们优秀的研发队伍为达到这个目标，不断提高创新新技术，极大地提高了电池寿命，改善了太阳能系统的应用效率。 可靠性及成本 可靠性及成本是太阳能系统的关键考虑因素。高科技含量先进技术的应用使伏科充电控制器等产品提高了蓄电池的可靠性，改善了系统的整体效率，并降低了能源储存的成本。 非并网系统中的特殊应用 伏科为可再生能源非并网电力系统提供各种尖端科技部件。太阳能充电控制器、系统管理器、燃料电池及太阳能混合系统、微型水利发电机、直流灯及冰箱等产品可以广泛应用于非并网系统中，如工业电源、通讯、交通指挥、照明及游艇航行等休闲娱乐。 灵活性
JA系列太阳能电源控制器使用说明书 一：产品主要特点 1.使用了工业级MCU和专用软件，实现了智能控制。能在寒冷，高温，潮湿 环境运行自如。 2.利用放电率特性修正的准确放电控制，放电终了电压是由放电率修正的控 制点，消除了单纯的电压控制过放的不准确性，符合蓄电池固有的特性， 即不同的放电率具有不同的终了电压。 3.具有过充，过放，电子短路，过载保护，独特的防反接保护等全自动控制； 产品所有的保护功能均不损坏任何器件，不烧保险丝。 4.采用了串联式PWM充电电路，使充电回路的电压损失较小，比传统的二极 管式充电电路降低近一半的压降，充电效率较非PWM高5%以上，增加了用 电时间；过放恢复的提升充电，正常的直充，浮充自动控制方式使系统有 更长的使用寿命；同时具有高精度的温度补偿。 5.直观的LED发光指示充电和电量状态，让用户了解使用状况。 6.采用Flash存储器记录各工作点，使设置数字化，精度和可靠性更高。 7.使用了数字LED显示及设置，一键式操作即可完成所有设置，使用方便直 观。 8.系统电压自动识别。 二：系统说明 本控制器专为太阳能直流供电系统，太阳能直流路灯系统设计，并使用了专用电脑芯片智能化控制。采用一键式轻触开关，完成所有操作及设置。 具有短路，过载，独特的防反接保护，充满，过放自动关断，恢复等全功能保护措施，详细的充电指示，蓄电池状态，负载及各种故障指示。本控制住通过电脑芯片对蓄电池的端电压，放电电流，环境温度等涉及蓄电池容量的参数进行采样， 通过专用控制模型计算，实现符合蓄电池特性的放电率，温度补偿修正的高效高准确率控制，并采用了高效PWM充电模式，保证蓄电池工作在最佳的状态极大的延长蓄电池的使用寿命。具有多种工作模式，满足各种需要。并具有模式选择掉电保护功能。 三：控制器面板及外形尺寸 四：安装及使用 1.控制器的固定要牢靠，安装孔如图： 外形尺寸： 124 X 92 X 28（mm） 安装孔尺寸： 117 X 68 (mm) 2.导线的准备：建议使用多股铜芯绝缘导线。在保证安装位置的情况下，尽可 能减少连线的长度，减少损耗。按照不大于4A/mm2的电流密度选择铜导线面积，将控制器一侧的接线头剥去5mm的绝缘。 3.太阳能电池板、蓄电池及负载连接到控制器时不分先后，可按任意顺序连接， 但注意正负极不能接反，如若连接正确，控制器上的power指示灯就会亮起。 五：使用说明 充电指示：当系统连接正常，且有阳光照射到光电池板时，充电指示灯为常亮,表示系统充电电路正常；充电过程使用了PWM方式，如果发生过放动作，充电要达到提升充电电压，并保持60分钟，而后降到直充电压，保持60分钟，以激活蓄电池，避免硫化结晶，最后降到浮充电压，保持浮充充电。如果没有发生过放，将不会有提升充电方式，以防蓄电池失水。这些自动控制过程将使蓄电池达到最佳充电效果并保证或延长其使用寿命。当电池板对蓄电 开始充电数码管显示为流水作业。当停止充电或充满后，数码管停止充电指示，显示电量。 蓄电池状态指示：蓄电池电压由数码管显示（1-25%，2-50%，3-75%，4-100%）；当电池电压降到过放/过压时故障指示灯常亮，此时控制器自动关闭输出。当电池电压恢复到正常工作范围时，将自动打开输出，故障指示灯灭。 负载指示：当负载开通/关断时，负载指示灯常亮/长灭。故障指示灯亮，负载关断，对应数码管显示对照表查看何种原因；如果负载电流超过控制器1.25倍额定电流60S时，或负载电流超过额定电流1.5倍5S时，故障指示灯为红色慢闪，表示过载，控制器将关闭输出。当负载或负载侧出现短路故障时，控制器立即关闭输出，故障指示灯慢闪。出现上述现象时，用户应当仔细检查负载连接情况。断开有故障的负载后，按一次按键，控制器自动恢复正常工作，或等到第二天可以正常工作。控制器默认第一次上电打开负载，用户可以自行按键开关负载，负载指示灯亮，负载输出；负载指示灯灭，负载关断。对应故障显示见下表。 注意：故障查看时请断开太阳能电池板！ 六：技术指标 型号JA1205 JA1210 JA2405 JA2410 额定充电电流 5 10 5 10 额定负载电流 5 10 5 10 系统电压12 24 过载保护额定电流的1.25倍60秒保护，额定电流的1.5倍5秒保护 短路保护大于或等于额定电流的3倍进行短路保护动作 空载损耗≤6mA 充电回路压降≤0.26V 放电回路压降≤0.15V 过压保护16.5V/33V 过压恢复15V/30V 工作温度工业级：-35℃至+55℃ 提升充电电压14.6V/29.2V（维持时间：1H） 直充充电电压14.4V/28.8V（维持时间：1H） 浮充13.8V/27.6V 温度补偿-5mV/℃/2V(提升、直充、浮充电压补偿) 欠压电压12V/24V 过放电压11.1V/22.2V 过放恢复电压12.6V/25.2V 充电方式PWM脉宽调制 产品重量0.22kg 七：常见故障现象及处理方法 现象解决方法 有阳光照射到电池组件但充电 指示灯不亮 检测光电池两端接线是否正确、可靠 充电指示灯快闪蓄电池开路，或充电电路损坏 电源指示灯亮且故障指示灯不 亮，无输出 检测用电器连接是否正确、可靠 故障指示灯快闪且无输出输出有短路或过载，检测输出线路，移除所 有负载后，按一次按键恢复正常输出 电源指示灯不亮且故障指示灯 常亮，无输出 蓄电池过放，充足电后自动恢复 注：本公司保留变更的权利，恕不令行通知！ 感谢您的使用，使用前，请仔细阅读产品说明书。 数码管显示对照表 25%电量1过放 50%电量2过压U 75%电量3短路E 100%电量4过载C
常规充电法 1.恒流充电法 恒流充电法是用调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联的电阻，保持充电电流强度不变的充电方法。其控制方法简单，但由于电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的，所以到充电后期，充电电流多用于电解水产生气体，使出气过多。 2. 阶段充电法 1)阶段法。首先以恒电流充电至预定的电压值，然后，改为恒电压完成剩余的充电。 2)三阶段充电法。在充电开始和结束时采用恒电流充电，中间用恒电压充电。当电流衰减到预定值时，由第二阶段转换到第三阶段。这种方法可以将出气量减到最少，但作为一种快速充电方法使用，仍受到一定的限制。 3.恒压充电法 充电电源的电压在全部充电时间里保持恒定的数值，随着蓄电池端电压的逐渐升高，电流逐渐减少。与恒流充电法相比，其充电过程更接近于最佳充电曲线。这种充电方法电解水很少，避免了蓄电池过充。但在充电初期电流过大，对蓄电池寿命造成很大影响，且容易使蓄电池极板弯曲，造成报废。 快速充电法 1.脉冲式充电法
脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电，然后让电池停充一段时间后再充，如此循环充电脉；中使蓄电池充满电量，间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。间歇脉；中使蓄电池有较充分的反应时间，减少了析气量，提高了蓄电池对充电电流的接受率。 2.变电流间歇充电法 变电流间歇充电法为一种限压变电流间歇充电方法。充电前期的各段采用变电流间歇充电，使蓄电池获得绝大部分充电量。充电后期采用定电压充电段，获得过充电量。通过间歇停充，使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加川页利地进行并使蓄电池可以吸收更多的电量。 3. 变电压间歇充电法 与变电流间歇充电方法不同之处在于第一阶段采用的不是间歇恒流，而是间歇恒压。在每个恒电压充电阶段，充电电流自然按照指数规律下降，具有符合电池电流可接受率随着充电的进行逐渐下降的特点。 4.变电压变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法 脉冲电流幅值和PWM信号的频率均固定，PWM占空比可调，在此基础上加入间歇停充阶段，能够在较短的时间内充进更多的电量，提高蓄电池的充电接受能力。
太阳能发电与市电互补型充放电控制器 --------- EPRC-G 系列 使用手册 亲爱的用户： 非常感谢您选用本公司产品！ 此产品手册提供一些包括安装、使用、编程及故障排除等在内的重要信息和建议。在使用本产品前，请仔细阅读本手册。 特别注意手册中有关安全的使用建议。
目录 一、产品特点 (1) 二、主要功能 (1) 三、使用建议 (1) 四、安装和接线 (2) 五、产品外壳和安装尺寸 (3) 六、操作说明 (7) 七、工作指示灯指示说明 (8) 八、技术参数表 (9) 九、产品原理图 (11)
一、产品特点： ●太阳能发电与市电互补为负载供电，在太阳能发电不足时自动转 为市电为负载供电，具有极高的供电保障率。 ●ＰＷＭ串联充电方式，具有相当高的充电效率。 ●全面的电子保护措施，过载、短路保护、防反接等电子保护。 ●具有温度补偿功能。 二、主要功能： ●控制器主要用来保护蓄电池，避免源自太阳能组件能量的过度充 电及负载运行造成的过度放电。 ●充电特性包括几个阶段，控制器可以根据环境温度自动调节充电 电压（自动温度补偿）。 ●在太阳能发电不足（即蓄电池电压到达过放点电压）时自动切换 到由市电供电。 ●可以通过按键数码管配合调整光控开启负载输出以及延时关闭输 出。还可以设置光控延时输出的延时时间。 ●本产品拥有一系列的显示和保护功能。 三、使用建议： ●本控制器主机在运行期间本身会发热，必须安装在有适当的通风 散热的环境中。避免安装在狭小的隔热的空间内。 ●本控制器本身不需要任何维护，如需清洁请使用干布擦拭。 ●蓄电池需要经常性的充满（至少一个月一次），才能有效的保证使 用寿命，否则蓄电池很容易永久损坏。 ●在系统运行期间，只有充入的能量大于放出的能量，蓄电池才会 被充满，在计算系统配置时请注意这一点，特别是在另外增加负 载时。 四、安装和接线： 安装注意事项 控制器可以检测周围环境的温度，以调节充电电压，因此控制器必须和蓄电池安装在同一温度环境内。 控制器运行期间自身温度要升高，所以要将其安装在不易燃的表面上。
高一电工DG-16-01-003 《电容器的充放电与电场能量》导学案 编写人：张军审核人：编写时间： 班级：组别：姓名：等级： 【教学目标】 1．理解电容器的储能特性及其在电路中能量的转换规律。 2．掌握电容器中电场能量的计算。 【教学重点】 1．电容器充、放电过程中，电路中的电流和电容器两端电压的变化规律。 2．电容器质量的判别和电容器中电场能量的计算。 【教学难点】 电容器质量的判别和电容器中电场能量计算式的推导。 【学法指导】 1、认真阅读书本60面充放电实验，了解充放电过程。 2、通过电容器质量判别实验掌握万用表测量电阻的一般步骤，自主学会判别电容器好 坏。 【知识链接】 复习电容的串联与并联电路特点。 【学习过程】 一、电容器的充电 开关S合向1，电容器充电。 1．现象： （1）白炽灯开始较，逐步变。 （2）○A1的读数由变。 （3）○V的读数变。 （4）最后○A1指向，○V的大小等于。 2.解释 2．解释： 电源正极向极板供给电荷，负极向极板供给电荷。电荷在电路中形成定向移动形成，两极板间有电压。 S刚合上时，电源与电容器之间存在较大的电压，使大量电荷从电源移向电容器极板，产生较大电流，随着电荷的增加，电压，电流。当电容器两端电压等于电源电压时，电荷定向移动，电流为，灯不亮。
二、电容器的放电 S 合向2，电容放电。 1．现象： （1）开始灯较 ，逐渐变 ，直至熄灭。 （2）○A2开始较 ，逐渐变 ，电流方向与刚才充电方向 ，直至指示为 。 （3）开始○V 指示为 ，逐渐 ，直至为0。 2．解释： 放电过程中，由于电容器两极板间的电压使回路中有 产生。开始这个电压较大，因此电流较大，随着电容极板上的正、负电荷的 ，极板间的电压逐渐 ，电流也 ，最后放电结束，极板间不存在电压，电流为 。 3．结论： 当电容器极板上所储存的 发生变化时，电路中就有 流过；若电容器极板上所储存的电荷量恒定 时，则电路中就没有电流流过。电路中的电流为 i = t q ?? = C t u C ?? 三、电容器的质量判别 1．用R ? 或R ? 挡。 2．将万用表分别与电容器两端接触，指针发生偏转并回到接近起始的地方，说明电容器的质量 。 3．若指针偏转后回不到起始位置的地方，而停在标度盘的某处说明电容器的漏电很大，这时指针所指出的电阻数值即表示该电容器的漏电阻值。 4．若指针偏转到零位置之后不再回去，则说明电容器内部已经 ；如果指针根本不偏转，则说明电容器内部可能 ，或电容量很小。 四、 电容器中的电场能量 1．充电时，q ↑→U c ↑电压与电荷量成 ：q = C u C 2．电源输入电荷量为 q 时所做的总功，也就是存储于电容器中的总 。 Wc = 21q U C = 2 1C U C 2 式中：C ——电容器的电容 单位：F （法拉） U C ——电容器两端的电压 单位：V （伏特） Q ——电容器所带的电荷量 单位：C （库仑）
太阳能充电控制器报告 内容摘要本小组设计了一种基于单片机的太阳能控制器，系统使用低功耗、高性能的AT89S51单片机作为控制电路的核心器件。此系统由太阳能电池模块，蓄电池，MC34063升压电路，充放电电路，电压采集电路，单片机控制电路和继电器驱动电路组成。提高部分设计使用PWM（脉宽调制）控制技术来控制蓄电池充放电，通过控制MOSFET 管开启和关闭达到控制电池充放电的目的。实验结果表明，该系统可以监视太阳能充电板和蓄电池电池状态，实现控制蓄电池最优充放电，达到延长蓄电池的使用寿命。 目录 一、方案的论证与选择 (2) 1.1 升压电路的方案选择 (2) 1.2 控制电路的方案选择 (2) 1.3 充电方式方案的选择 (2) 二、系统原理及框图 (3) 三、单元电路的设计与参数计算 (2) 3.1 直流稳压输出电路 (2) 3.2 A/D采样及转换电路 (2) 3.3 继电器控制电路 (2) 3.4 升压电路 (2) 3.5 蓄电池充放电电路 (2) 3.6 单片机供电电源 (2) 3.7 单片机及外围引脚 (2) 四、软件设计流程 (3) 五、测试方法和结果 (2) 六、测试结果分析 (2) 七、总结 (2) 八、参考文献 (2) 附录 (2)
关键词 AT89S51;控制器；继电器；MC34063;PWM 一、方案的论证与选择 1.1 升压电路的方案选择 方案1：采用555倍增电路，该电路电压输出为输入电压倍数，不易满足线性电压输入变化时输出一个恒定充电电压的题目要求。 方案2：采用MC34063经典升压电路，该电路可靠性强稳定，芯片价格便宜，当输入电压变化时（小于12V）升压后的充电电压稳定在13.5V左右，满足蓄电池充电要求。 1.2 控制电路的方案选择 方案1：采用tlp-521光耦控制，存在光耦敏感度不强，使用不稳定的情况。 方案2：采用单片机连接C9018型npn三极管放大电路连接HUIKE-HK19F-DC5V-SHG继电器控制电路选择；工作状态较稳定。1.3 充电方式方案的选择 方案1：恒压方式充电，最容易实现。
伏科太阳能充放电控制器
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公司简介 作为一家德国独资企业，伏科集团是非并网电力系统太阳能产品部件全球最大供应商之一,从事设计、开发及制造各类型适合全球太阳能市场产品。 伏科致力于促进非并网电力系统的有效应用，提供高质量,高可靠性以及低成本的能源存储技术及系统部件。 伏科集团的分支机构遍布世界6大洲,其中包括3个生产基地和1４个办事机构,建立了遍布全球范围的销售网络。发展历史 伏科集团的历史可以追溯到20世纪80年代中期。德国乌尔姆市应用科技大学的工程师们研究开发了太阳能充电控制器新技术,从而大大增强了非并网电力系统的整体效率。 从199１年开始,这种高端技术应用于太阳能充电控制器系列产品中。 20０0年底，在德国乌尔姆应用科技大学和德国乌尔姆市及斯图加特市太阳能源及氢能源研究中心工程师们的努力下,成立了伏科集团。自此,伏科集团集非并网电力系统太阳能产品部件研发、生产、销售于一身,快速发展壮大起来。 技术背景 伏科产品的研发重点在于解决独立供电系统的能量储存问题。目标是通过优化能量的生产、存储和消耗实现系统高效率、高可靠性和低成本。 伏科集团拥有经验丰富的工程师和高素质的合作团队,并且与德国乌尔姆应用科技大学等研究机构有多年的技术交流与合作。因此,伏科产品始终代表了先进的技术水平。 产品介绍 伏科为可再生能源非并网电力系统生产各种尖端科技部件。提供优质产品的同时，也为客户提供必要的技术保障和支持。 伏科产品分为6大类：系统管理器，充放电控制器,直流节能灯,系统附件, 直流应用产品以及发电设备. 选择适合您的伏科产品，请参见应用案例． 技术品质 伏科致力于开发和生产严格符合高品质，高创新和高技术要求的产品。我们优秀的研发队伍为达到这个目标,不断提高创新新技术,极大地提高了电池寿命，改善了太阳能系统的应用效率。 可靠性及成本 可靠性及成本是太阳能系统的关键考虑因素。高科技含量先进技术的应用使伏科充电控制器等产品提高了蓄电池的可靠性,改善了系统的整体效率,并降低了能源储存的成本。 非并网系统中的特殊应用 伏科为可再生能源非并网电力系统提供各种尖端科技部件。太阳能充电控制器、系统管理器、燃料电池及太阳能混合系统、微型水利发电机、直流灯及冰箱等产品可以广泛应用于非并网系统中,如工业电源、通讯、交通指挥、照明及游艇航行等休闲娱乐。 灵活性 高度的灵活性使我们能满足客户的特殊需要,可以为大型农村偏远地区供电工程提供专业的工业系统方案和低成本离网型系统解决方案。
电池的充放电方法及注意事项 由于阀控铅酸蓄电池具有电压稳定、无污染等优点，被广泛应用于通信、电力等领域。因充放电控制不合理而造成的电池寿命终止不在少数。为了延长阀控铅酸蓄电池的使用寿命，对阀控铅酸蓄电池充放电控制的技术要求。 一、浮充电使用 在电力电源系统中，为确保直流电源不间断，一般都采用高频开关整流器（充电器）与蓄电池组并联的浮充电使用方式。在浮充状态下，充电电流主要用于电池因自放电而损失的容量，但是浮充状态下充电电流又是与电池的浮充电压密切相关的。因而为了使阀控铅酸蓄电池有较长的浮充使用寿命，在电池使用过程中，要充分结合电池制造的原材料及结构特点和环境温度等各方面的情况，制定电池合理的使用条件，尤其是浮充电压的设定。例如：在环境温度为25℃时，标准型阀控铅酸蓄电池的浮充电压应设置在2.25V，允许变化范围为2.23~2.28V。浮充电压设置过低，电池长期处于欠充电状态，不仅会在电池极板内部形成不可逆的硫酸盐化，而且还会在活性物质和板栅之间形成高电阻阻挡层，使电池的内阻增加、容量下降，最终使其寿命提前终止；浮充电压设置过高，电池长期处于过充电状态，会使电池充电电流增大，不仅会使安全阀频繁开启导致失水增加，容量衰减；而且还会使电池内产生的热量来不及散掉，温度升高，形成恶性循环，造成热失控，另外还会使板栅腐蚀加速，浮充使用寿命提前终止。 当然为了使电池既不欠充电，也不过充电，还需要根据环境温度的变化来调整浮充电压，通常的调节系数为±3mV/℃。但决不是说有了浮充电压的调节系数，电池就可以在任意环境温度下使用。要知道，温度低时，由于浮充电压增大，同样会引起浮充电流增大，板栅腐蚀加速，寿命提前终止等一系列的问题；而温度高时，浮充电压减小，也会形成电池欠充电的一系列问题。由此可知，阀控铅酸蓄电池安装使用时，最好安装在装有空调的、通风条件良好的房间内，同时还要远离开关整流器等热源。 另外，在电力电压系统中，有一些高频开关整流器不进行均衡充电的设置。这样，如果电池的浮充电压设置正常或偏低，事故放电后来不及补电会形成不可逆硫酸盐化；如果电池的浮充电压设置偏高，电池正常浮充使用时会有过充电的问题，同样影响电池的使用寿命。
智能型太阳能充放电控制器使用说明书 使用前请仔细阅读使用说明书
目录 一产品介绍 (3) 二安装说明 (4) 三操作说明 (5) 四常见故障及处理 (10) 五产品参数表 (11)
LCD控制器是一种智能型、多用途太阳能充放电控制器。该系列产品使用定 制的LCD显示屏，具有非常友好的操作界面；各控制参数可灵活设定，充分满足您的不同应用需求。CM系列控制器具有如下特点： ●形象的LCD图形符号●简洁的按键操作 ●系统电压等级自动识别●智能型PWM充电方式 ●自动温度补偿●可调节的充放电控制参数 ●可设置的负载工作模式●充放电安时数累计功能 ●远程监控功能(需订制)●蓄电池反向放电保护 ●蓄电池欠压保护●蓄电池反接保护 ●过载、短路保护
二安装说明 安装： 1准备好相关工具及电缆。建议您选配合适的电缆， 保证电流密度﹤4A/mm2这样有利于减小线路压降。 推荐：30A用10mm2电缆线。检查安装场所是否 符合相关安全规定，请避免在潮湿、多尘、存在易 燃易爆及腐蚀性气体的场所安装使用控制器。 2将控制器固定安装到垂直平面上，安装孔径及孔间距详 见第五节。为保证控制器良好的散热条件，请在控制器 上下方各预留10cm空间。 3如右图所示，按顺序将负载、蓄电池、太阳能电池板与控制器连接起来，注意保证负载、蓄电池、太阳能电池板的极性与控制器一致。 4将外置式温度传感器探头插入控制器左边的温度探头接口，探头放置在与蓄电池温度相近的地方。（否则，控制器将对各控制参数进行错误的温度补偿。） 5如带有远程监控功能，请将附送的通讯电缆一端插入控制器右边的通讯端口，另一端连接到上位机。拆卸：为防止意外发生，拆卸时请按顺序将太阳能电池板、蓄电池、负载与控制器断开连接。 注意事项：蓄电池极性反接不会损坏控制器，但会对您的负载设备有安全风险。