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自动气象站光伏控制器的设计

 
    自动气象站在气象要素检测方面发挥了重要的作用,大大提高了气象工作的效率,但其工作环境大部分都处于野外尚无稳定市电工作的区域,所以其供电电源的稳定性就显得尤为重要。太阳能作为一种新型清洁环保能源,特别足经过近几年来的快速发展,已经在需要独立电源供电的领域得到了广泛的应用。在自动气象站小功率光伏发电系统中,蕞关心的是系统的转换效率和使用寿命,使太阳能能被充分的利用,从而达到节约成本和广泛推广的目的。而这些参数主要是受太阳能控制器性能的影响。
本文主要针对自动气象站太阳能光伏供电系统中使用的控制器的原理进行了分析和研究,采用TI公司的bq24610芯片和ATmega16L单片机,开发出一种高稳定性、高转换效率的新型控制器。
    系统结构
    采用本文所提出新型控制器组建的太阳能供电系统主要由太阳能电池板、蓄电池组、光伏控制器和负载(自动气象站)四部分组成。
系统组成各部分特性以及配合如下:
    光伏阵列  光伏阵列在白天光照条件下,将所接收到的太阳能转换为电能作为系统的输入,经过光伏控制器对蓄电池进行充电和对负载进行供电;在晚上,光伏阵列将停止工作不再供电,输出端处于开路状态。
    蓄电池组  作为独立光伏供电系统的储能环节,占有很重要的地位,它是系统能长时间平稳运行的保障。在白天,它把光伏阵列所输出的多余电能通过光伏控制器存储起来;在晚上,它将作为系统电能的输入,保证整个系统的正常持续运行。同时它还为光伏控制器提供全天的电源供给。
    负载  该系统中的负载是全自动气象站,其供电需求是直流±12 V,所需功率约为25 W。所需电能由光伏阵列和蓄电池通过光伏控制器供给。
    光伏控制器  光伏控制器作为供电系统的核心,其主要功能是控制蓄电池组的充电和放电。在白天,它将光伏阵列所输出的电能存储在蓄电池组里,同时供给负载用,当蓄电池充满时,它将停止对蓄电池充电,防止对蓄电池过充;在晚上,它将蓄电池里的电能供给负载用,同时还有防反充电路阻止蓄电池对光伏阵列充电,当蓄电池电量不足时,它将切断供给电路,防止蓄电池过放,起到保护蓄电池的作用。
系统各部分的容量和参数选取以能保证自动气象站负载在连续阴雨的极端条件下持续运行15天的标准进行配置,综合成本、效率和可靠性来考虑。虽然当前光伏产业发展迅速,太阳能电池的价格有所下降,但它仍是整个系统中蕞昂贵的部分。而蓄电池相对而言价格较为低廉,因此建议选取相对较大容量的蓄电池组,这样可以提高太阳能电池的利用效率。
    
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