太陽(yáng)能電圍欄電源的研制

太陽(yáng)能電圍欄電源的研制

摘要：介紹一種已投入使用的太陽(yáng)能電圍欄電源的設(shè)計(jì)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(yáng)電池；電圍欄

1? 引言

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

2? 太陽(yáng)能電圍欄電源的基本方案

??? 太陽(yáng)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(yáng)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(xiàn)組成。太陽(yáng)電池在太陽(yáng)光照下輸出電能，通過(guò)充放電控制器對(duì)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(xiàn)上，當(dāng)動(dòng)物碰著圍欄線(xiàn)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電擊使動(dòng)物從心理上產(chǎn)生條件反射，看到圍欄線(xiàn)時(shí)就會(huì)害怕，并遠(yuǎn)離圍欄線(xiàn)，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(yáng)能電圍欄電源電路工作原理框圖

3? 太陽(yáng)能電圍欄電源的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3．1? 太陽(yáng)能供電部分的設(shè)計(jì)

??? 根據(jù)當(dāng)?shù)氐脑缕骄蛰椛淇偭考柏?fù)載大小，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)，確定太陽(yáng)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(yáng)電池組件選用36片125mm×125mm多晶硅太陽(yáng)電池封裝的組件^[1]。

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

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

??? 低電壓斷開(kāi)點(diǎn)??? 10.8V

??? 恢復(fù)供電電壓??? 12.3V

??? 過(guò)充電斷開(kāi)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(jì)

??? 以UC3526PWM芯片為核心進(jìn)行驅(qū)動(dòng)部分的設(shè)計(jì)，UC3526的兩路輸出分別接到推挽部分的主開(kāi)關(guān)器件上，通過(guò)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(duì)人、畜及動(dòng)物無(wú)致命傷害。

??? 2）脈沖寬度可調(diào)節(jié)，以盡量減小工作時(shí)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(kāi)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(dòng)級(jí)可輸出直流100mA電流。并可提供外同步、軟啟動(dòng)，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(dòng)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(shí)電阻??? 10定時(shí)電容

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

??? 13輸出驅(qū)動(dòng)A??? 14輸出級(jí)電源正極

??? 15公共地??? 16輸出驅(qū)動(dòng)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(shí)通過(guò)R₁來(lái)調(diào)節(jié)，來(lái)自充放電控制器的欠壓信號(hào)通過(guò)D1接到輸出關(guān)斷端8腳，來(lái)自充放電控制器的過(guò)壓信號(hào)通過(guò)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(guò)流時(shí)，R₅上的采樣信號(hào)通過(guò)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(yǔ)

??? 該裝置投入運(yùn)行后，經(jīng)過(guò)近半年的現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)物的破壞，而且也為果園提供了生活照明用電。