登录
|
注册会员
开启辅助访问
设为首页
收藏本站
扫一扫关注官方微信
论坛
BBS
M币充值
M currency prepaid phone
M币获取
附件中心
搜索
search
全新论坛MCU智学网上线,欢迎访问新论坛!稀缺资源、技术干货、参考设计、原厂资料尽在MCU智学网
MCU资讯论坛
»
论坛
›
单片机论坛
›
单片机应用于方案
›
基于单片机的MPPT太阳能锂电池充电器
更新自动建库工具PCB Footprint Expert 2023.13 Pro / Library Expert 破解版
基于单片机的MPPT太阳能锂电池充电器
[复制链接]
1560
0
ad***
管理员
发表在
电源技术
2014-4-3 15:05:59
|
查看全部
|
阅读模式
本文包含原理图、PCB、源代码、封装库、中英文PDF等资源
您需要
登录
才可以下载或查看,没有帐号?
注册会员
x
0 引言
太阳能
的绿色与可再生特性, 使其在低碳和能源紧缺的今日备受关注。
锂电池
因比能量高、自放电低的特性, 逐渐取代铅酸电池成为主流。由目前常用的太阳能电池的输出特性可知, 太阳能电池在一定的光照度和温度下, 既非恒流源, 亦非恒压源, 其最大
功率
受负载影响。而锂电池可看作一个小负载电压源。如不加控制直接将二者连接, 则将太阳能电池的工作电压箝位于锂电池工作电压, 无法高效利用能源。
本文采用SPCE061
单片机
, 利用MPPT 技术使太阳能电池工作于最大功率点, 并且对锂电池的充电过程进行控制, 延长锂电池使用寿命, 保证充电安全。
1 最大功率点跟踪技术原理( Maximum Power Point Tracking 简称MPPT)
太阳能电池有着非线性的光伏特性, 所以即使在同一光照强度下, 由于负载的不同也会输出不同的功率。
其电压、
电流
与功率在光照度1 kW/ m2 , T = 25 ℃条件下的输出曲线如图1 所示。其短路电流isc 与开路电压uoc 由生产商给出, Pmpp为该条件下的最大功率点。
由于太阳能电池受到光强、光线入射角度、温度等
多种
因素的影响, 最大功率相应改变, 对应最大功率点的输出电压、输出电流和内阻也在不停变化。因此, 需要使用基于PWM 的可调DC/ DC 变换器, 使负载相应改变, 才能使太阳能电池工作在最大功率点上。
图1 太阳能电池的典型输出曲线
2 电路工作原理
图2 示出太阳能充电器的原理框图。其中微控制器采用凌阳公司生产的
SPCE061A
单片机, 该单片机含有7 个10 位
AD
C( 模-数转换器) 并内置了PWM 功能, 大大简化电路复杂程度, 提高稳定性。电压采样电路与电流采样电路通过
ADC
将电压值与电流值送入
MCU
, MCU 根据MPPT 算法计算PWM 控制BU CK电路完成对充电过程的控制。
图2 整体充电器原理框图
图3 为BUCK 变换器电路。由
MOSFET
管Q3、
电感
L1 与继流
二极管
D1 构成典型的BUCK 降压DC/ DC 变换器, Q1 和Q2 组成MOSFET 管驱动电路, Uout 输出至锂电池正极。
图3 BUCK 变换器电路
图4 为电流采样电路。Rsense 用一小阻值精密
电阻
作为采样电阻, 通过将电阻两端电压使用差分放大器输送到SPCE061 的A/ D 端进行采样。为使采样精确, 避免
电源
线与地线干扰, 使用线性光耦
HCNR200
进行隔离。
图4 电流采样电路
图5 所示为电压采样电路。因为SPCE061 的A/D 端输入范围为0~ 3 V, 而太阳能电池的输出常常高于3 V, 因此采用反向比例放大器, 使输入与AD 采样范围相匹配。
图5电压采样电路
3 系统软件设计
在BUCK 上, 存在UarrD= Ubat 的关系。由此可知:
式中, Ubat 为电池两端电压; D 为占空比; Uarr 为太阳能电池两端电压。将式( 1) 代入式( 2) 可得:
由图1 可知, 当取最大功率点时, dP arr / dUarr = 0,代入式( 3)、( 4) 可知:
因此, 关于P/ D 的曲线为凸函数, 且当P 取最大值时有唯一D 值与之对应。
由于DC/ DC 变换器连接至锂电池两端的输出电压短时间内变化不大, 在短时间可认为恒定。因此, 该设计的最大功率点跟踪可简化为通过PWM 调整电流至最大值, 即认为太阳能电池的输出功率达到最大。
由锂电池充电特性可知, 为保证充电安全高效, 需采用预充、恒流、涓流的三段式充电。系统通过对锂电池两端电压进行检测, 判断充电状态, 进而采取相应的充电策略。
当光照强度降低, 程序判断太阳能电池产生的功率小于系统自身开销时, 进入休眠模式。
4 实验结果与结论
根据以上原理及其电路图所述, 所制作的MPPT太阳能充电器与用二极管搭建的传统太阳能充电器测试数据对比如表1 所示。其中太阳能电池采用华微公司生产的单晶太阳能电池板, 其最大输出功率15 W,开路电压17. 4 V; 锂电池组采用4 串联18650 型锂电池, 充电截止电压16. 8 V, 电池组容量10. 4 Ah。
表1 传统充电器与MPPT充电器实验数据对比
实验结果表明, 传统充电器的太阳能电池利用率约为66 %, 而本方案的MPPT 充电器利用率约为97 %, 输出功率有明显的上升。通过SPCE061 单片机实现的带有MPPT 功能的太阳能充电器不仅大幅提高了太阳能电池利用率, 并包含了三段式充电的智能充电策略, 在软件
模块
中加入了防止过充电的安全策略, 并且在光照强度大幅下降到低于系统开销的情况下自动实现系统休眠。通过改进算法, 设置更为精确的参数, 可以使充电效率进一步提高。
铅酸电池
相关帖子
电动汽车动力电池及其充电技术
动力电池保护板讨论与分析
TI阻抗跟踪算法技术解决电池电量报告不准确性问题
微型混合动力汽车铅酸电池能效管理
CC430F5137单片机的动力电池管理系统设计
单片机设计的动力电池管理系统硬件技术
基于LIN总线的纯电动车电池管理系统设计
医疗设备的备份电池解决方案
自制简易的铅酸电池充电器智能定时插座
基于质子膜燃料电池和锂电池的混合联应急供电系统设计
举报
回复
返回列表
*
滑块验证:
高级模式
B
Color
Image
Link
Quote
Code
Smilies
您需要登录后才可以回帖
登录
|
注册会员
本版积分规则
发表回复
回帖后跳转到最后一页
回复
转播
评分
分享
打开支付宝扫一扫,最高立得1212元红包
搜索
本版
帖子
用户
热搜:
传感器
51串口程序
电子管放大器
夾式電表
夾式電流
Mentor论坛
打印机
版块推荐
百宝箱
My 布拉格
无边框Z9
Z9Max
Z9mini
nubia动态
问题 & 建议
资源分享
爱拍
同城会
牛仔生活
查看论坛所有版块>>
每日签到
论坛任务
摄影技巧
跳蚤市场
互助问答
论坛导读
申请内测
红包中心
每日摇一摇
活动中心
网站地图
官方旗舰店
图文热点
VK2C21B SOP24高抗干扰LCD液晶段码驱动芯片
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VK2C21B 封装形式:SOP24 概述 VK2C2B是一
低成本、高性能、带EEPROM了解一下
无锡矽杰微电子的XCE855E 是一颗带 EEPROM 的 8 位单片机,专为多 IO 产品的应用而设
工控仪表/水电气表LCD驱动/抗干扰液晶段码
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VK2C21A 封装形式:SOP28 概述 VK2C21是一
为什么电动车会着火?原因是什么?电动车充
其实电动车起火的新闻我们也不是第一次看到了,让很多人对电动车的安全性产生质疑,但
性价比超高的国产单片机了解一下
hello大家好,我是无锡矽杰微电子的马甲小号 今天给大家介绍一颗单片机,我们的
更多
精华推荐
VK2C21B SOP24高抗干扰LCD液晶段码驱动芯片
低成本、高性能、带EEPROM了解一下
工控仪表/水电气表LCD驱动/抗干扰液晶段码
软件模拟2812通信协议导致的种种问题,你遇
适用于电子鞭炮、电子蜡烛灯等方案的单片机
为什么电动车会着火?原因是什么?电动车充
性价比超高的国产单片机了解一下
国产单片机推荐I 低功耗、强驱动、极具性价
更多
社区学堂
VK2C21B SOP24高抗干扰LCD液晶段码驱动
低成本、高性能、带EEPROM了解一下
VK2C21B SOP24高抗干扰LCD液晶段码驱动芯片
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VK2C21B 封装形式:SOP24 概述 VK2C2B是一
低成本、高性能、带EEPROM了解一下
无锡矽杰微电子的XCE855E 是一颗带 EEPROM 的 8 位单片机,专为多 IO 产品的应用而设
工控仪表/水电气表LCD驱动/抗干扰液晶段码
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VK2C21A 封装形式:SOP28 概述 VK2C21是一
更多
客服中心
QQ:187196467
服务时间:周一至周日 8:30-20:30
在线客服
客服微博
产品咨询
售后中心
关注我们
关于我们
关于我们
友情链接
联系我们
帮助中心
网友中心
购买须知
支付方式
服务支持
资源下载
售后服务
定制流程
关注我们
官方微博
官方空间
官方微信
QQ:187196467
周一到周日 8:30-22:00 (全年无休)
7 x 24小时在线客服
手机版
Powered by
MCUZX!
X3.4 © 2008-2015
MCU资讯论坛
版权所有
京ICP备18035221号-2
客服QQ: 187196467
技术支持:
MCU资讯论坛
|
网站地图
快速回复
返回顶部
返回列表