跟着动力危机和环境污染的加深，太阳能的研讨和运用遭到广泛的重视。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生动力，也是清洁动力，不发生任何的环境污染，在太阳能的有用运用中，太阳能充电是近些年开展最快，最具生机的研讨范畴，是其间最受注目的项目之一。太阳能电池发电是依据“光生伏打效应”原理，将太阳能转化为电能，运用充电效应将太阳辐射直接转化为电能。它具有永久性、清洁性和灵活性大的长处，是其他动力无法比拟的。
1 太阳能操控器的规划
1．1 太阳能电池的输出特性
由它的输出特性曲线(见图1) 可知，太阳能电池的伏安特性具有很强的非线性，即当日照强度改动时，其开路电压不会有太大的改动，但所发生的最大电流会有相当大的改动，所以其输出功率与最大功率点会随之改动。但是当光强度一守时，电池板输出的电流必定，能够以为是恒流源。因此，有必要研讨和规划功用优秀的太阳能发电操控器，才干更有用地运用太阳能。
1．2 体系的硬件结构
太阳能操控器硬件结构图如图2所示。该操控器以AVR mega 32为操控中心，外围电路首要由蓄电池电压及环境温度检测与充放电操控电路、电池板电压检测与分组切换电路、负载电流检测与输出操控电路、状况显现电路、串口数据上传和键盘输入电路构成。
电压检测电路用于辨认光照的强度和获取蓄电池端电压。温度检测电路用于蓄电池充电温度补偿。该体系选用PWM办法驱动充电电路，操控蓄电池的最优充放电。电池板分组切换操控电路用于不同光强度和充电形式下电池板的切换，该体系完结对3组电池板阵列操控。负载电流检测电路用于过流维护及负载功率检测。状况显现电路用于体系状况的显现，包含电压、负载状况及充放电状况的显现。串行口上传数据电路用于体系运转参数的上传，完结长途监控。键盘输入电路用于充电形式设定及LCD背光敞开。该操控器在有阳光时接通电池板，向蓄电池充电；当夜晚或阴天阳光缺乏时，蓄电池放电，以确保负载不停电。
1．3 AVR单片机
AVR微处理器是Atmel公司的8位嵌入式RISC处理器，具有高功用、高保密性、低功耗等长处。程序存储器和数据存储器可独立拜访的哈佛结构，代码履行功率高。体系选用的mega 32处理器包含有32 KB片内可编程FLASH程序存储器；1 KB的E2PROM和2 KBRAM；一起片内集成了看门狗；8路10位ADC；3路可编程PWM输出；具有在线体系编程功用，片内资源丰富，集成度高，运用方便。AVR mega 32能够很方便地完结外部输入参数的设置，蓄电池及负载的办理，作业状况的指示等。
1．4 蓄电池的充放电操控
阀控密封铅酸蓄电池具有蓄能大，安全和密封功用好，寿数长，免维护等长处，在光伏体系中被很多运用。由阀控密封铅酸蓄电池充放电特性图(见图3)可知，蓄电池充电进程有3个阶段：初期(OA)电压快速上升；中期(ABC)电压缓慢上升，连续时刻较长；C点开端为充电晚期，电压开端上升；挨近D点时，蓄电池中的水被电解，应立即中止充电，避免损毁电池。所以对蓄电池充电，一般选用的办法是在初期、中期快速充电，康复蓄电池的容量；在充电晚期选用小电流长时刻弥补电池因自放电而丢失的电量。
蓄电池放电进程首要有三个阶段：开端(OE)阶段电压下降较快；中期(EFG)电压缓慢下降且连续较长的时刻；在最终阶段G点后，放电电压急剧下降，应立即中止放电，不然将会给蓄电池照成不可逆转的损坏。因此，假如对阀控密封铅酸蓄电池充放电操控办法不合理，不只充电功率下降，蓄电池的寿数也会大幅缩短，形成体系运转本钱添加。在蓄电池的充放电进程中，除了设置适宜的充放电阈值外，还需要对充放电阈值进行恰当的温度补偿，并进行必要的过充电和过放电维护。
依据阀控密封铅酸蓄电池的特色，操控器运用MCU的PWM功用对蓄电池进行充电办理。若太阳能电池正常充电时蓄电池开路，操控器将关断负载，以确保负载不被损害；若在夜间或太阳能电池不充电时蓄电池开路，因为本身操控器得不到电力，不会有任何动作。当充电电压高于维护电压(15 V)时，主动关断对蓄电池的充电；尔后当电压掉至维护电压(13．2 V)时，蓄电池进人浮充状况，当低于维护电压(13．2 V)后，浮充封闭，进入均充状况。当蓄电池电压低于维护电压(10．8 V)时，操控器主动封闭负载，以维护蓄电池不受损坏。若呈现过放，应先进行进步充电，使蓄电池的电压康复到进步电压后再坚持一守时刻，避免蓄电池呈现硫化。通过PWM操控充电电路(智能三阶段充电)，可使太阳能电池板发挥最大成效，进步体系充电功率。
1．5 温度补偿
选用数字温度传感器DS18820检测蓄电池环境温度。对蓄电池的充电阈值电压温度补偿系数取-4mV／(℃·单体)。补偿后的电压阈值能够用以下公式表明：Ve=V+(t-25)αn。其间，Ve为补偿后的电压阈值；V为25℃下的电压阈值；t为蓄电泄环境温度；α为温度补偿系数；n为串联的单体数。操控器对过放电压阈值不做补偿。
1．6 MOSFET驱动电路
规划的操控器归于串联型，即操控充电的开关是串联在电池板与蓄电池之间的。串联型操控器相对于并联型操控器能够更有用地运用太阳能，削减体系的发热量。规划顶用MOSFET完结开关。MOSFET是电压操控单极性金属氧化物半导体场效应晶体管，所需驱动功率较小。并且MOSFET只要大都载流子参加导电，不存在少量载流子的复合时刻，因此开关频率能够很高，特别合适作为PWM操控充电开关。为此，规划中选用P沟道MOSFET。P沟道MOSFET的导通电压Vth<0，由图4能够完结MOSFET的驱动。当Q2导通时，因为Q2的Vce很小，能够以为Q1的G极接地，Vgs<0，当Vin到达必定值时，Q1导通。
1．7 键盘电路
选用单按键的输入办法，用于开液晶背光和设定充电形式。初始化时将PC7输出高电平，在程序运转进程中，通过守时中止检测是否有按键按下。当有按键按下时刻不超越10 s时，则翻开液晶背光，10 s后背光封闭。当有按键按下时刻超越10s时，进入形式设定。在设定形式下，每按一次形式加1，按下按键10 s后或许10 s按键无任何动作，形式保存到E2PROM中，退出设定形式。
1．8 状况显现和告警电路
操控器用LCD1602液晶显现体系的状况信息，包含蓄电池电压、负载功率等。 LCD1602选用7线驱动法，Vo接1 kΩ电阻到地，用于调理液晶显现对比度。显现数据和指令通过LCD1602的DB4～DB7写入，一起具有有声光告警功用。当呈现过压或过放时，相应的发光二极管闪耀以及蜂鸣器告警，一起相应告警继电器接通。
1．9 数据上传
操控器用RS 232串行口将体系电压、温度、充放电状况以及负载状况数据上传，完结长途监控。
2 操控器的软件流程图
主程序首要完结对I／O、守时器和PWM的初始化，一起依据电池板和蓄电池的状况调用相应的充放电子程序。操控器参数的丈量首要由中止服务程序完结。
3 结 语
在此规划的太阳能操控器功用安稳，具有过充过放维护和温度补偿。通过测验，体系显现出杰出的操控作用，不只进步了太阳电池的作业功率，一起也维护了所运用的蓄电池，在运用绿色动力方面，具有必定的社会效益和广泛的推行价值
