低价时段自动储备电能装置*
2020-03-24杨文锦马慧勇乔泽鑫邢雅君樊芯茹段振兴
杨文锦,马慧勇,乔泽鑫,邢雅君,樊芯茹,吴 楠,段振兴
(太原工业学院理学系,山西 太原 030008)
节约资源是我国的基本国策。国家实施节约与开发并举,把节约放在能源发展战略的首位。电能是日常生活必不可少的能源,节约电能有着重大的意义,近年来国家推行峰谷分时电价就是鼓励用户合理转移用电负荷,削峰填谷,提高电力资源的利用率。目前市场有不少自动储备电能装置[1],但并没有对储能时间进行限制,本文提出的储备电能装置,在其自动储能的基础上加入时间的限制,让其在用电低谷储能,更好地节约电能,提高电力资源利用率。
1 硬件电路
该装置的结构为单片机控制继电器[2](构成时控开关[3]),再由时控开关控制蓄电池的充放电,之后蓄电池接逆变器再接双电源自动转换开关,最后接入输出端。其结构图如图1所示。
图1 装置结构图
各部分的作用:
继电器:单片机连接继电器以实现可控制电源对蓄电池的充电时间。
逆变器:将蓄电池的输出电压转换为220V交流家庭用电。
双电源自动转换开关:具有优先级,可以在两个电源都连接的情况下,让优先级高的通电,优先级低的断开。
该装置的核心部分是时控开关,时控开关由单片机和继电器组成其电路原理图如图2所示。
图2 时控开关电路原理图
其实现的流程是:单片机实现对时间的控制[4],当时间到达要求时间时单片机输出高电平,使三极管工作,此时集电极的电压小于5V使二极管导通,这样开关的线圈中有电流通过产生磁场,从而使开关闭合充电回路导通开始充电;当时间到达停止充电时间时,单片机输出低电平,三极管不工作,此时集电极电压为5V,二极管无法导通,这样开关的线圈中电流停止使磁场消失,从而使开关断开而停止充电。
2 程序设计
通过51单片机设计一个类似于闹钟的程序[5],可实现定时输出高电平或低电平。
此程序可通过按键实现实时时间设置,高电平(低电平)开启时间设置,因为每个地区的低价高价时段基本不变,所以高电平(低电平)开启时长通过程序修改,此举可以减少单片机按键以及单片机资源占用。
通过此部分可实现装置24小时自动控制电路。
程序分为按键模块,数码管模块,定时器模块。
2.1 按键模块
S11矫正时间 S12继续计时 S13设置定时 S14取消定时 S1—S10 分别为数字键0—9
1) 按S1—S10中的键修改矫正当前值,S1—S10分别先后对应数字0到9;
2) 设置定时时间,先按下S13(第四排第一个),然后按数字键S1—S10设置定时时间(设置顺序是由高位到低位的顺序);
3) 设置完定时后,按下S12可恢复到正常计时状态;
4) 定时时间到,开始输高电平或低电平,并持续设定的时间;
5) 若要取消定时,可以按下S14功能键。
2.2 数码管模块
有6位数码管,从高位到低位为时分秒,采用24小时制。
2.3 定时器模块
晶振为11.0592M
1) 方式一工作;
2) 计时器每隔50000μs发起一次中断;
3) 24 h为一循环。
3 结论
将单片机设定好开始充电和断电时间完成时控开关的设置,开启装置,即可使蓄电池在低价时充电储备电能,高价时停止储能,释放电能。