直流不间断电源应用太阳能电池板的设计

直流不间断电源应用太阳能电池板的设计摘要 随着环境恶化和资源耗竭问题的不断突显， 能源危机已经成为影响人类生产生活和经济社会发展的重要制约因素， 为了能够有效缓解能源危机带来的危害，人们正在积极努力的寻找、 利用新能源。 太阳能作为一种可再生资源， 是人们目前利用比较成功和广泛的一种新型能源， 目前太阳能已经被应用到多个行业和领域当中， 并在其中发挥了十分重要的作用。 为了确保控制电路能够在太阳能电池板掉后能够正常工作， 需要设计一种不间断的直流供电电源。 基于此， 本文对太阳能电池板在直流不间断电源中的应用进行了分析和探究， 以期为新能源技术的应用开发提供一定的参考。关键词直流不间断电源；太阳能；电池板；应用设计太阳能作为一种可再生的能源已经在人类社会发展的多个领域当中得到了一定程度的应用， 为了保证控制电路的有效运行， 避免因能源短缺或者是暂时的能源急缺产生电源断电问题， 基于太阳能电池板设计一种直流不间断电源具有十分重要的意义， 这种电源能够将太阳能有效地储备起来， 当需要使用的时候能够发挥重要作用，从而达到能源利用和节约能源的目的。一、直流不间断电源系统相关概述以太阳能为基础的直流不间断电源系统主要是由太阳能电池板、太阳能使用控制器、 蓄电池等部分构成的， 其中太阳能电池板作为这个系统的关键和核心， 能够将太阳能的辐射能转化为电能， 或是通过蓄电池将这些电能进行存储， 或者是通过这些电能推动相关功能的开展。 而在这其中， 太阳能控制器是整个直流不间断电源系统的控制系统， 对整个电源系统的应用起到控制作用， 尤其是对蓄电池起到过充保护、过放电保护的作用。另外，如果该系统使用的环境比较恶劣，温差较大， 太阳能控制器还应当具有相应的温差补偿功能。 一般情况下， 蓄电池的材质一般为铅酸电池， 在小型的电源系统中， 也会用到镍氢电池、 镍镉电池或者是锂电池， 蓄电池是在有光照的时候将太阳能电池板所散发出来的电能存储起来，当需要的时候将这部分电能释放出来。二、基于太阳能电池板的直流不间断电源设计（一）直流不间断电源的控制芯片选择为了提高直流不间断电源的适用范围，我们基于太阳能电池板设计的直流不间断电源要具有通用性强、 性能可靠以及体积适中的特点， 其中的控制芯片选择起到十分重要的作用。 在控制芯片选择方面， 铅酸蓄电池具有密封度高、 免维护以及安全无污染的特点成为直流不间断电源蓄电池和后备电源的首选， 而在铅酸蓄电池的专用控制芯片选择方面，我们选择 UC3906，该芯片能够具有铅酸蓄电池最佳充电所需的全部控制功能和检测功能， 另外， 该控制芯片还能够将充电器内将各种电压进行转化， 并且控制电池电压随着温度系数的变化而发生相应的变化，提高了直流不间断电源的温度适应性， 能够在较大的温度范围内得到最佳的充电、使用状态。 UC3906控制芯片的内部结构如下图所示。通过上图可以看出， UC3906控制芯片内部含有独立的电压控制回路和限流放大器， 能够对直流不间断电源的充电状态进行调整， 能够有效避免因电流过大损害电池的问题。（二）直流不间断电源的电路设计基于太阳能电池板的直流不间断电源电路单元设计图上图是就是基于太阳能电池板设计的直流不间断电源电路的设计， 为了确保在太阳光充足的情况下太阳能电池板能够在这个电路设计中充分发挥作用， 在电路设计过程中额定输出的电压为 17.5V， 太阳能接收到的太阳光关系到该电路的输出电压， 换句话说， 太阳能电池板吸收到的太阳能越多， 该电路所输出的电压就越高，但是不会超过额定的电压。另外，在这个电路系统设计中，按照充电周期，可以将直流不间断电源系统中的蓄电池分为电流快速充电状态、 过充电状态以及浮充电状态三种类别， 如果电路的额定电压为 12v 的时候， 蓄电池的浮充电压为13.8V，过充电压为 15V。另外，根据这个电路设计， P1 计入的是太阳能电池板的电压输入，此供电电路单元是由蓄电池进行供电还是由备用蓄电池进行供电都是由太阳光的强度， 也就是太阳能电池板吸收的太阳能来决定的。同时，在 VD5、 VD7、 R7、 R8 将该电路设计中的主电压分压用控制三极管的导通或者是截止， 通过这种方式对继电器触点进行控制和选择， 通过对触电的控制和选择就能够对继电器是使用太阳能电池板和备用蓄电池之间进行切换选择， 也就是说， 在白天太阳光充足的时候， 太阳能电池板进行供电， 这个时候继电器的常开触电处在吸合状态， 并且对铅酸蓄电池进行充电，并且向外提供 8A 的直流电，当傍晚、夜间以及其他天气状态引起的太阳光不足的情况下， 继电器会切换到常闭触电， 这个时候蓄电池开始进行供电，以此来实现直流不间断供电的目的。需要特别注意的是，在这个电路设计当中，继电器是以动态的方式投入到供电使用当中的， 因此在实际应用过程中要对继电器的触电电气参数进行特别的关注， 在实际应用过程中， 经常会选用具有滞回特性的继电器， 也就是当太阳能电池板的电压达到 15V以及 15V以上的时候， 电路中的继电器常开触点吸合， 并且对铅酸蓄电池进行充电、 供电； 但是当太阳光不足的时候，太阳能电池板的输出电压低于 15V，但是由于继电器的滞回特性，继电器并不会立刻就切换到常闭触点， 而是当电压降到 10V 左右的时候才会进行切换， 由蓄电池进行供电。 由于外界太阳光的强度会随时变化， 这种具有滞回特性的继电器能够保证触点工作状态的稳定性， 从而保证电源供电的持续性和稳定性。结语随着能源消耗的不断加快，对新能源的利用研究也在不断的加快和提升。基于太阳能电池板的直流不间断电源设计， 是提高太阳能利用效率的一种重要方法和尝试。在直流不间断电源设计过程中，选用了专用蓄电池管理芯片 UC3906，并且科学设计了继电器触点切换系统， 具有外围电路简单、 工作稳定和性能可靠的优点。 基于太阳能电池板的直流不间断电源将在各个地区、 各个领域中得到越来越为广泛的应用。参考文献[1] 范长城 , 王勇 , 植涌 . 基于太阳能电池板的直流不间断电源设计 [J]. 电源技术应用 ,2008, （ 9） 25-28. [2] 陆得盛 . 可实现电池高效切换的矿用不间断直流电源设计 [J]. 科协论坛 下半月 ,2012, （ 10） 32-33. [3] 严墩 . 太阳能专用电源的研究与设计 [D]. 浙江工业大学 ,2014. [4] 杨亚龙 . 太阳能电池板自动追光系统研究与实现 [D]. 长安大学 ,2014. [5] 杨培和 , 曹清 . 直流不间断电源 DCUPS蓄电池管理系统 [J]. 电源技术应用 ,2011, （ 9） 38-41.