太阳能和市电互补供电系统

摘要：为了更好地利用太阳能，减小市电电网的压力，设计了太阳能和市电互补供电系统。本系统有两路电源，一路来源于市电，另一

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关键词：太阳能；互补供电；光敏电阻；单片机

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.9.015

引言

太阳能是人类可以利用的最丰富能源，取之不尽，用之不竭，无论何处都可以开发利用，不存在运输问题。太阳能是一种清洁能源，在开发和利用时，不会产生废渣、废水和废气，也没有噪音，更不会影响生态平衡。太阳能作为一种可再生清洁能源，其开发利用对我国的经济发展和环境保护有重要意义。我国在太阳能的开发利用方面起步比较晚，还有很大的发展空间。目前开发利用太阳能不存在技术问题，对解决电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急问题有一定的帮助。

应用太阳能最简单的方法，就是把太阳能转换为电能储存在蓄电池中，然后向用电器供电。但太阳能发电效率易受天气影响，可能会出现由于蓄电池电量不足导致用电器停止工作。为了避免这种问题出现，本文介绍了太阳能和市电互补供电设计，本设计可根据蓄电池的剩余电量自动切换供电模式，并且太阳电池板可自动跟踪太阳光，在保证用电器不断电的情况下，最大限度利用了太阳能。

系统总体设计

太阳能和市电互补供电系统原理框图如图1所示。220V市电经过降压、整流、滤波电路得到低压直流电，再经过Buck电路稳压得到所需电压；太阳能电池板通过充电电路把电能存储到蓄电池中，蓄电池的电压经过Buck电路稳压得到所需电压。两个Buck电路的输出通过MOS管与负载连接。以STC12C5A60S2为控制中心的单片机具有AD检测和PWM输出功能，单片机AD用于检测蓄电池的电量，当电量变化时，可改变系统的工作模式。在太阳能电池板的东、西方向各安装一个光敏电阻，用于检测太阳光照射方向的变化，从而调节步进电机带动太阳能电池板转动，使电池板始终保持与太阳光照射方向垂直。

（5）

恒压充电状态电池端对应的电压为（其中 =50nA）：

系统软件设计

系统以STC12C5A60S2单片机为控制中心，程序流图如图6所示。单片机通过AD检测蓄电池的电量，当电量低于75%时，市电单独供电；当电量为75%～90%时，太阳能和市电并联供电；当电量高于90%时，太阳能单独供电。同时，单片机通过AD检测东、西方向光敏电阻的阻值来调整电机，直至太阳能电池板与太阳光照方向垂直。

结论

系统利用了单片机控制技术、传感器检测技术、电源技术等，实现了太阳能和市电互补供电功能，根据蓄电池剩余电量的多少，系统可工作于太阳能单独供电、市电单独供电以及太阳能和市电并联供电三种模式。系统具有自动跟踪太阳光功能，太阳能电池板始终与太阳光照射方向垂直，最大限度利用了太阳能。系统实用性强，安全可靠性高，价格低廉，有较好的推广性，可应用到室外低压场合。随着太阳能转换效率的提高、转换设备价格的降低，这种双电源供电系统可以作为小型动力设备的电源，并起到不间断电源的作用。

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