太阳能光伏系统控制器

　　1.蓄电池过充电与过放电保护；

　　2.自动恢复放电功能；

　　3.防止蓄电池与太阳能电池反接功能。

　　? 电路参数：

　　1.最大充电电流（A）：≤5

　　2.最大放电电流（A）：≤5

　　3.蓄电池额定工作电压（V）：12

　　4.太阳能电池额定输出电压（V）：18

　　5.太阳能电池最大开路电压（V）：25

　　6.过充电电压（V）：14.8

　　7.过放电电压（V）：10.8

　　8.恢复供电电压（V）：12.3

　　在气候压力日趋加大的今天，减少温室气体排放，提倡低碳生活方式已成为全球的共识。要实现低碳经济，除了通过技术创新、制度创新、产业转型等多种手段，尽量减少煤炭，石油等高碳能源消耗，并提高人们的节能意识外，开发新能源的应用是更重要的手段，其中太阳能光伏发电是主要的新能源之一。在业余条件下，读者很容易利用太阳能电池自己制作一套太阳能光伏发电装置，不但非常有趣，而且可以实现自己使用新能源的愿望。

　　业余制作的太阳能光伏发电装置一般不存在和电网并网的可能，因此需要在不用电的时候用蓄电池把电能储藏起来，需要用电时再使用蓄电池中储藏的电能，要实现这一功能就需要一个太阳能光伏系统控制器，本文介绍一款用单片机电路设计制作的这种装置。

　　硬件电路设计

　　本文介绍的太阳能光伏系统控制器系统使用额定输出电压为18V的太阳能电池板，配用12V蓄电池，太阳能电池板的功率和蓄电池的容量可根据实际需要确定，同时考虑到充电时间和用电时间的长短，进行合理搭配，如额定输出功率为10W的太阳能电池板配10Ah的蓄电池比较合适。

　　太阳能光伏系统控制器的电路见图1。电路由单片机电路、充电控制电路、放电控制电路等部分组成。

　　一、单片机电路

　　IC1、R9、C3等组成单片机最小系统电路，其中R9、C3为上电复位电路，IC使用PIC12F675，它虽然只有8只引脚，功能却比较强大，引脚见图2。

　　PIC12F675片内含1KB的Flash只读程序存储器、64B数据存储器RAM和128B的EEPROM，工作速度为0~20MHz，工作电压为2~5.5V。有6个具有复用功能的I/O引脚GP0~GP5。

　　PIC12F675可以选择外部或内部振荡器，这里使用了内部振荡器，工作频率为4MHz。片内有一个带有8 位可编程预分频器的8 位定时器/计数器Timer0和一个带有预分频器的16 位定时器/ 计数器Timer1，一个看门狗定时器，4通道10位A/D转换器，一个模拟比较器。

　　VT5、VT6等组成充电控制电路，当PIC12F675的GP2脚输出低电平时，VT5截止、VT6饱和导通，太阳能电池通过VD9、VT6给蓄电池充电。

　　VT1、VT2和VT3、VT4等分别组成两路蓄电池放电控制电路，使用两路负载可增加使用的灵活性，当程序对PIC12F675的GP4、GP5脚采取不同的控制时可实现不同的功能，比如GP4作常规控制，GP5增加夜灯控制功能，只有在天黑以后蓄电池才对外供电。GP4、GP5如果采用相同的控制功能，两个输出端也可以并联使用。以第一路（负载1）为例，当GP5输出低电平时，蓄电池通过VD8、VT1向负载供电。

　　二、充放电控制器

　　本文介绍的控制器采用A/D转换的方式测量蓄电池的电压，即先把蓄电池的电压转换成数据，然后将测试数据和已储存的过充电电压、过放电电压、恢复供电电压数据进行比较，根据比较结果作出相应的控制。电路中R11、R12和R15、R16分别组成蓄电池和太阳能电池的电压取样电路，太阳能电池的电压取样电路在增加夜灯控制功能时使用。PIC12F675的GP0、GP1分别作两个通道A/D转换器的模拟信号输入端。

　　A/D转换器的参考电压选择单片机内部的VDD，即5V作为参考电压。

　　R10、VD5、C1、C2等组成单片机5V稳压电源。

　　VD7、保险丝FUSE组成防蓄电池反接电路，当蓄电池接反时VD7导通，通过保险丝FUSE使蓄电池短路，烧断保险丝，从而蓄电池断路，起到保护电路和负载的作用。保险丝FUSE同时也起到过载保护作用。

　　VD9能防止太阳能电池板接反。

　三、工作过程

　　接上太阳能电池板和蓄电池后，电路的工作情况如下（设蓄电池的电压为U）：

　　充电工作情况：

　　当U≤14.8V时GP2输出低电平，太阳能电池对蓄电池充电；

　　当U＞14.8V时GP2输出高电平，蓄电池停止充电。

　　放电工作情况：

　　1.?当U由大于12.3V下降到10.8V前，GP4、GP5输出低电平，蓄电池对负载放电。

　　2.?当U≤10.8V时，GP4、GP5输出高电平，蓄电池停止对负载放电。

　　3.?U随着充电逐渐上升，当U＞10.8V时，电路并不立刻恢复蓄电池的供电，否则会在很短的时间内因电压下降又停止供电，形成一种振荡的供电状态，即一会通一会断，为了解决这一问题，设置了一个电压的回差，当蓄电池充电恢复到U＞12.3V时，GP4、GP5再输出低电平恢复供电。

　　软件设计

程序在MPLAB IDE编译器中进行编译，使用汇编语言编写。程序由