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基于单片机EM78247的光伏发电系统太阳自动跟踪器

时间:2014-12-13 01:56:57  来源:扁平线圈电感厂家   点击:

  2.1 控制单元的硬件设计

  由于采用了单片机作为主控制单元,大部分工作都由单片机在软件功率电感中实现,从而简化了控制电路的硬件设计,简要说明主要控制部分的实现过程。

  (1)角度计算及反馈控制 单片机通过外扩三态锁存器输入口获取时钟模块产生的时间信号与光电旋转编码器的位置信号后,利用单片机快速运算处理能力用软件加以实现;

  (2)电机驱动信号生成 本文采用的是步进电机,其驱动脉冲由单片机内部自带的10位PWM波发生模块产生,只需在软件中设置相应的有关参数就可改变电机的转速;

  (3)上位机监控系统是利用单片机内部自带的异步接受/发送器等功能模块,硬件部分只需加MAX 232加以电平转换,便可实现PC机与单片机的数据传输;

  (4)考虑到光伏发电只有在太阳光强满足一定强度的时候才能发电,启动信号主要是利用光敏二极管检测光强,保证系统在夜间或阴雨天不满足发电条件的情况下,系统停止跟踪,检测电路如图3所示。主要由放大、比较与光耦隔离3个部分组成;

  (5)系统的保护功能主要包括大风保护、电网掉电保护、振动过大保护、限位开关与接近开关保护组成,单片机检测到保护信号产生时,便发出指令将系统停放在安全的位置上,确保整个系统不受损坏。图4是电网掉电检测电路原理图,主要由降压、整流与光耦隔离3个部分组成。

  

  
图4 电网掉电检测电路原理图

  2.2 控制单元的软件设计

  软件是该控制系统的核心,除一些保护自锁功能通过硬件实现外,大部分功能均通过软件来实现,整个软件采用C语言模块化编程方式,易于系统的移植与集成。

  主程序与中断服务子程序流程如图5所示。首先对单片机进行初始化,之后读取系统初始校验值作为光电旋转编码器的位置基准。主循环程序不断检测系统的运行状态,如果满足复位条件便发出指令转入复位子程序,迅速将电池板转到适当的位置后待机以等待新的指令;校验子程序对系统重新进行校验,并将新的位置检验值存储到单片机内部自带的E2PROM中作为新的位置基准,他可以用来消除系统共模电感的累积误差,同时也方便了系统的安装与调试;系统通常运行在自动跟踪状态,单片机时刻检测太阳与电池板实际位置间的差值并结合启动条件发出相应的PWM脉冲,来控制电机转动;此外主循环程序还不断检测当前太阳与电池板的位置,将位置信息通过数据总线与RS 232分别送到液晶显示与PC机监控软件系统中,并将有关位置参数及时存到单片机的E2PROM中。
 为了充分利用EM78247单片机的系统资源,提高单片机的检测速度,单片机接收PC机的数据采用中断来实现,流程框图如图5所示。

  3 系统的抗干扰措施

  能够可靠稳定的运行是阳光自动跟踪控制器走向实际应用的前提,该控制器主要从软件与硬件两个方面采取一定的措施来提高抗干扰能力,主要措施有:

  一是外部输入信号与控制系统信号不共地,较好地防止了相互之间的共地干扰;二是所有的外部输入信号在输入到单片机内部之前都经过严格的光耦合电路加以隔离,较好地防止了输入电路噪声对单片机运算处理的干扰;三是进一步优化了PCB板的布线结构,减少了过孔,从而降低了寄生电容一体成型电感器和杂散电感对放大电路的影响;四是保证整个系统的可靠接地;五是外部信号采用屏蔽电缆线传输,有效控制了信号传输过程中的池漏和电磁噪声的干扰;六是在软件上增加了软件滤波、看门口定时器与软件陷阱等措施,确保软件在出现死机、跑飞等故障时能够自我恢复,提高了软件运行的可靠性,从而确保了整个控制器工作的可靠性;七是在整个控制器中的重要保护(如限位保护)均从软件与硬件两方面采取有效措施,实现软硬件双重保护,从而进一步提高了整个控制器运行的可靠性。

  总之,采取这些措施后,该阳光自动跟踪控制器的抗干扰能力和运行可靠性均有很大提高,为实现商品化生产创造有利条件。

  4 结 语

  阳光自动跟踪控制器的稳定性与一体成型电感器可靠性一直是其没有被大规模应用的主要问题之一。本文基于EM78247单片机为控制核心,设计了一种自动跟踪太阳高度角与方位角转动的阳光自动跟踪控制器,试验运行结果表明该系统跟踪准确、能耗低一体电感器、可靠性高、系统性能稳定,发电效率提高20%以上,具有较大的应用价值。 共模电塑封工型电感1

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(1)使用反向积分器而没有使用高通滤波电路,使得调理电路通道带宽的低频截止频率不方便调节,不能有效滤除l~10Hz的低频噪声。(2)电极片极化电势差异会导致初级放大的输出和参考

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