太阳能半导体冰箱供电系统设计

龙源期刊网 http//www.qikan.com.cn 太阳能半导体冰箱供电系统设计作者苏红月 苏红新来源硅谷 2013 年第 13 期摘 要 为了实现半导体直流冰箱的电力供给，提出了一种基于太阳能供电的电源系统设计方案，并完成了系统的软硬件设计。该系统主要由 STM8S 硬件平台组成的控制器实现太阳能组件对磷酸铁锂蓄电池的充放电管理，以及对半导体冰箱的驱动控制功能，软件部分采用 IAR进行编程。实际应用表明，本系统能够完成太阳能充放电管理与半导体直流冰箱驱动电源管理功能，可以摆脱能源限制，绿色环保，达到了设计要求。关键词 太阳能供电；磷酸铁锂储能；半导体冰箱中图分类号 TB65 文献标识码 A 文章编号 1671-7597（ 2013） 13-0044-02 为了实现对太阳能半导体冰箱的电力供给，本文提出了一种具备双模供电能力的控制与驱动系统，并完成了软硬件的设计。1 供电系统的结构及工作原理太阳能半导体冰箱供电系统如图 1 所示，它由太阳能电池组件、控制器、蓄电池等部件组成。太阳能电池阵列位于太阳照射面通过导线，一端与控制器相连，经控制器又与设置在冰箱另一侧的半导体制冷装置的热端相连。控制器对蓄电池的充放电进行管理，通过温度传感器测量冰箱内部温度，进行驱动电流调节，实现温度控制功能。2 太阳能电池组件选择太阳能电池组件是由晶体硅制成的，硅片本身是 P 型硅，表面扩散层是 N 区，在这两个层的连接处就是所谓的 PN 结，在晶体硅片的上表面紧密排列着金属栅线，下表面是金属层，当光照射在电池表面时，光子在 N 型与 P 型硅内部激发出电子空穴对，改变了原来相对平衡的 P/N 结间的少数载流子相互运动数量，导致 P型硅中少数载流子电子向 N 型层移动增多，而 N 型硅中的少数载流子空穴向 P 型层移动增多，这时通过正反面的电极可以引出电流驱动负载做功。一片电池单元约能产生 0.5 V 电压。3 系统蓄电池的选择及充放电管理蓄电池组的作用是贮存太阳电池方阵受光照时所转换的电能，并随时向冰箱供电。太阳电池发电系统对所用蓄电池最基本要求是自放电率低，使用寿命长，深放电能力强，充电效率高，可以少维护或免维护，工作温度范围宽，价格低廉。综合考虑，性能价格比理论上为铅酸电池的 4 倍以上。所以本系统储能选用由 5 组 4 节 3.2V/5AH 磷酸铁锂电池串联组成。即太阳电池方阵全部时间都同蓄电池组并联浮充供电。白天，当太阳电池方阵的电势高于蓄电池的电