陈文东，赵明冬

（郑州科技学院，河南 郑州 450064）

太阳能发电监测系统设计

陈文东，赵明冬

（郑州科技学院，河南 郑州 450064）

本设计针对太阳能发电领域的监测系统，让监测人员及时了解太阳能发电系统的工作情况，方便数据的分析和管理。

太阳能发电；STC89C51；监控系统

太阳能发电量主要取决光照强度，为了更好地监测发电设备运行的情况，研制了太阳能发电监测系统，该系统有硬件电路和软件两大部分组成，通过测试表明，系统能够准确测量充放电电压、电流和功率。

1 硬件电路设计

硬件系统电路主要由太阳能电池板、锂电池、负载LED灯、单片机系统等部分构成。太阳能发电监控系统设计的原理图如图1所示：①太阳能电池板，该器件将太阳能转化为电能，为系统供电能；②锂电池，该器件为整个系统的存储电能，为各个模块进行供电；③负载LED灯，模拟系统负载，消耗整个系统的电能；④单片机系统，采用STC89C51单片机作为控制核心，配以时钟电路和按键复位电路，保证系统的正常运行；⑤充电电压和电流检测电路、放电电压和电流检测电路，两部分电路结构相同，待测电流通过采样电阻转换成电压，与待测电压分别调理后送入A/D转换电路；⑥A/D转换电路，使用PCF8591作为芯片，将充电电压、充电电流、放电电压、放电电流转换成数字信号传输到单片机；⑦充放电控制电路采用PWM调制方式控制充放电的电流和电压，单片机的P1.1作为充电控制端，P1.2作为放电控制端，锂电池在低于3.3V时，停止对外放电，达到4.2V时禁止对锂电池充电；⑧显示电路，本系统使用1602液晶屏显示太阳能电池板的充放电电压、电流以及功率情况；⑨按键输入电路，系统采用独立式按键对充放电的电压、电流进行调整，并且可以控制系统的工作状态和显示内容。

图1 太阳能发电监控系统原理图

2 软件设计

本系统的软件是采用C语言作为编程语言，主要含主程序、电压电流检测子程序，显示子程序和中断程序等，主程序流程图如上图2所示。单片机首先对显示屏、单片机的端口等各个模块进行初始化，保证单片机工作在预定的工作状态；电压、电流检测子程序要循环对太阳能电池板的充电电压、电流和锂电池的放电电压、电流数据进行采集，并计算出相应功率；显示子程序是将所需显示的信息送往1602液晶显示屏进行显示。

图2 主程序流程图

3 数据分析

表1 太阳能发电数据表

将太阳能电池板朝南与水平面夹角为38°放置，记录某天测试数据表1中，由此看出早上太阳刚升起，光照强度较弱，发电功率较小，随时间推移，太阳升高，阳光逐渐接近直射太阳能电池板，发电功率逐渐升高，当正午12：00左右，发电功率最高到0.5W。随太阳偏西，光照强度逐渐减弱，发电功率逐渐下降。

[1]张海峰，司杨，袁俊福.基于单片机的太阳能电池板监测系统的设计[J].煤炭技术，2012，（9）.

[2]魏永.太阳能无线监测终端[J].黑龙江科技信息，2017，（4）.

[3]赖江轶.太阳能发电监测系统的设计与实现[D].北京：北京邮电大学，2010.

陈文东（1986-），男，大学本科，助理实验师，主要研究方向：电子与通信技术。