太陽能發電監測系統設計

陳文東，趙明冬

（鄭州科技學院，河南 鄭州 450064）

太陽能發電監測系統設計

陳文東，趙明冬

（鄭州科技學院，河南 鄭州 450064）

本設計針對太陽能發電領域的監測系統，讓監測人員及時了解太陽能發電系統的工作情況，方便數據的分析和管理。

太陽能發電；STC89C51；監控系統

太陽能發電量主要取決光照強度，為了更好地監測發電設備運行的情況，研制了太陽能發電監測系統，該系統有硬件電路和軟件兩大部分組成，通過測試表明，系統能夠準確測量充放電電壓、電流和功率。

1 硬件電路設計

硬件系統電路主要由太陽能電池板、鋰電池、負載LED燈、單片機系統等部分構成。太陽能發電監控系統設計的原理圖如圖1所示：①太陽能電池板，該器件將太陽能轉化為電能，為系統供電能；②鋰電池，該器件為整個系統的存儲電能，為各個模塊進行供電；③負載LED燈，模擬系統負載，消耗整個系統的電能；④單片機系統，采用STC89C51單片機作為控制核心，配以時鐘電路和按鍵復位電路，保證系統的正常運行；⑤充電電壓和電流檢測電路、放電電壓和電流檢測電路，兩部分電路結構相同，待測電流通過采樣電阻轉換成電壓，與待測電壓分別調理后送入A/D轉換電路；⑥A/D轉換電路，使用PCF8591作為芯片，將充電電壓、充電電流、放電電壓、放電電流轉換成數字信號傳輸到單片機；⑦充放電控制電路采用PWM調制方式控制充放電的電流和電壓，單片機的P1.1作為充電控制端，P1.2作為放電控制端，鋰電池在低于3.3V時，停止對外放電，達到4.2V時禁止對鋰電池充電；⑧顯示電路，本系統使用1602液晶屏顯示太陽能電池板的充放電電壓、電流以及功率情況；⑨按鍵輸入電路，系統采用獨立式按鍵對充放電的電壓、電流進行調整，并且可以控制系統的工作狀態和顯示內容。

圖1 太陽能發電監控系統原理圖

2 軟件設計

本系統的軟件是采用C語言作為編程語言，主要含主程序、電壓電流檢測子程序，顯示子程序和中斷程序等，主程序流程圖如上圖2所示。單片機首先對顯示屏、單片機的端口等各個模塊進行初始化，保證單片機工作在預定的工作狀態；電壓、電流檢測子程序要循環對太陽能電池板的充電電壓、電流和鋰電池的放電電壓、電流數據進行采集，并計算出相應功率；顯示子程序是將所需顯示的信息送往1602液晶顯示屏進行顯示。

圖2 主程序流程圖

3 數據分析

表1 太陽能發電數據表

將太陽能電池板朝南與水平面夾角為38°放置，記錄某天測試數據表1中，由此看出早上太陽剛升起，光照強度較弱，發電功率較小，隨時間推移，太陽升高，陽光逐漸接近直射太陽能電池板，發電功率逐漸升高，當正午12：00左右，發電功率最高到0.5W。隨太陽偏西，光照強度逐漸減弱，發電功率逐漸下降。

[1]張海峰，司楊，袁俊福.基于單片機的太陽能電池板監測系統的設計[J].煤炭技術，2012，（9）.

[2]魏永.太陽能無線監測終端[J].黑龍江科技信息，2017，（4）.

[3]賴江軼.太陽能發電監測系統的設計與實現[D].北京：北京郵電大學，2010.

陳文東（1986-），男，大學本科，助理實驗師，主要研究方向：電子與通信技術。