太陽能電圍欄電源的研制

摘要：介紹一種已投入使用的太陽能電圍欄電源的設(shè)計思想，該電源保護(hù)電路完善、體積小、重量輕、效率高。

關(guān)鍵詞：電源；太陽電池；電圍欄

1? 引言

??? 隨著人們對生態(tài)平衡認(rèn)識的深入，野生動物的保護(hù)日益受到越來越多的人的重視。但在進(jìn)行野生動物的保護(hù)過程中，人和動物爭食日益成為最突出的矛盾，如何保護(hù)莊稼不受野生動物破壞而又不傷害野生動物呢？太陽能電圍欄也許是最佳的選擇。最近，我們研制了一臺果園太陽能電源，除了具有夜間照明作用外，還具有防盜、防野生動物破壞的作用，經(jīng)現(xiàn)場試用，效果很好。

2? 太陽能電圍欄電源的基本方案

??? 太陽能電圍欄電源電路工作原理框圖如圖1所示，該電源主要由太陽電池組件、充放電控制器、蓄電池、高壓脈沖發(fā)生器和圍欄線組成。太陽電池在太陽光照下輸出電能，通過充放電控制器對蓄電池進(jìn)行充電和放電控制，高壓脈沖發(fā)生器將低壓直流電逆變成5000V左右的高壓脈沖輸出到圍欄線上，當(dāng)動物碰著圍欄線時，就會產(chǎn)生電擊使動物從心理上產(chǎn)生條件反射，看到圍欄線時就會害怕，并遠(yuǎn)離圍欄線，從而達(dá)到保護(hù)農(nóng)作物或者圈養(yǎng)牲畜的作用。

圖1? 太陽能電圍欄電源電路工作原理框圖

3? 太陽能電圍欄電源的設(shè)計要點(diǎn)

3．1? 太陽能供電部分的設(shè)計

??? 根據(jù)當(dāng)?shù)氐脑缕骄蛰椛淇偭考柏?fù)載大小，通過計算機(jī)程序設(shè)計，確定太陽電池的功率為65W,蓄電池的容量為12V，100Ah。

??? 根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件，太陽電池組件選用36片125mm×125mm多晶硅太陽電池封裝的組件^[1]。

??? 蓄電池選用12V，100Ah的適于太陽能發(fā)電用的免維護(hù)鉛酸蓄電池。

??? 充放電控制器具有過充電保護(hù)、過放電保護(hù)、防反充電、防反接等功能，以確保系統(tǒng)長期可靠地工作，具體指標(biāo)如下^[2]：

??? 低電壓斷開點(diǎn)??? 10.8V

??? 恢復(fù)供電電壓??? 12.3V

??? 過充電斷開點(diǎn)??? 14.3V

??? 恢復(fù)充電電壓??? 13.6V

??? 溫度補(bǔ)償系數(shù)??? －3.5mV/℃

3．2? 高壓脈沖部分的設(shè)計

??? 以UC3526PWM芯片為核心進(jìn)行驅(qū)動部分的設(shè)計，UC3526的兩路輸出分別接到推挽部分的主開關(guān)器件上，通過變壓器升壓后，輸出5000V左右的高壓脈沖，高壓脈沖的寬度由裝在該電源外殼上的電位器調(diào)節(jié)。

3．2．1? 高壓脈沖部分的主要要求

??? 1）高壓脈沖電壓為5000V左右，但電流小，不連續(xù)，對人、畜及動物無致命傷害。

??? 2）脈沖寬度可調(diào)節(jié)，以盡量減小工作時的能耗，又能達(dá)到目的。

3．2．2? 脈寬調(diào)制電路的選擇及原理

??? 電圍欄的輸出脈沖并不需要高的頻率，在考慮達(dá)到要求的條件下，盡量選用低的頻率和較窄的脈寬，以減小電能的消耗。

??? UC3526是一款高性能的單片集成脈寬調(diào)制型開關(guān)穩(wěn)壓器控制電路，它采用18腳雙列直插封裝。雙端互補(bǔ)驅(qū)動級可輸出直流100mA電流。并可提供外同步、軟啟動，欠壓鎖定，死區(qū)調(diào)節(jié)^[3]。與其它集成脈寬調(diào)制器相比，它能穩(wěn)定地輸出低至1Hz左右的脈沖。各引腳功能如下,其原理框圖如圖2所示。

圖2? UC3526原理框圖

??? 1誤差放大器同相端??? 2誤差放大器反相端

??? 3誤差放大器補(bǔ)償??? 4軟起動電容

??? 5復(fù)位??? 6電流限制感應(yīng)正端

??? 7電流限制感應(yīng)負(fù)端??? 8輸出關(guān)斷端

??? 9定時電阻??? 10定時電容

??? 11死區(qū)調(diào)節(jié)??? 12外同步信號輸入端

??? 13輸出驅(qū)動A??? 14輸出級電源正極

??? 15公共地??? 16輸出驅(qū)動B

??? 17電源正極??? 18基準(zhǔn)輸出端

3．2．3? 高壓脈沖發(fā)生器工作原理

??? 圖3示出了高壓脈沖發(fā)生器的原理圖。輸出頻率設(shè)定為1Hz，占空比的大小根據(jù)實(shí)際使用效果可隨時通過R₁來調(diào)節(jié)，來自充放電控制器的欠壓信號通過D1接到輸出關(guān)斷端8腳，來自充放電控制器的過壓信號通過D₂也接到輸出關(guān)斷端8腳。圖中R₅為限流保護(hù)電租，當(dāng)高壓脈沖發(fā)生器過流時，R₅上的采樣信號通過三極管送至UC3526的補(bǔ)償端3腳，達(dá)到限流保護(hù)的目的。

圖3? 高壓脈沖發(fā)生器原理圖

4? 結(jié)語

??? 該裝置投入運(yùn)行后，經(jīng)過近半年的現(xiàn)場檢驗(yàn)，證明運(yùn)行穩(wěn)定可靠，實(shí)際效果也非常好，不但達(dá)到了保護(hù)果品不受動物的破壞，而且也為果園提供了生活照明用電。