雖然霍爾電流傳感器能夠無損耗的轉換電流電壓，但太陽能電池板輸出電流較小且經(jīng)過霍爾電流傳感器之后輸出電壓僅為幾十毫伏，很難測準，所以要經(jīng)過OP07集成運算放大器來放大。OP07芯片是一種低噪聲非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成電路。因為OP07具有較低的輸入失調電壓(對于OP07A最大25μV)，所以OP07在很多場合不需要額外的調零動作。OP07同時具有輸入偏置電流低(OP07A為±2 nA)與開環(huán)增益高(對于OP07A為300V/mV)等特點，這種低失調，高開環(huán)增益的特性，這使得OP07特別適合用于高增益的測量設備和放大傳感器的微弱信號等方面。正反饋放大電路如圖3。

因為實時功率的測量需要同時采集到電壓值和電流值。而太陽能電池板電壓為0～22 V，以及單片機的處理電壓均為0～5 V。所以太陽能電池板和蓄電池的輸出電壓以及電流經(jīng)過霍爾電流傳感器按比例轉換得出電壓值必須要衰減或放大到0～5 V。根據(jù)電壓電阻之間的線性關系，將0～14 A按比例轉換為0～5 V，電壓0～20V按比例轉換為0～5V。衰減電路如圖4。

1.2.4 LCD1602顯示電路

本設計采用LCD1602液晶顯示屏顯示，其具有體積小、功耗低、界面大方等優(yōu)點，這里使用YB1602液晶屏，1602顯示模塊用點陣圖形顯示字符，顯示模式分為2行16個字符。

1.2.5 充電控制器

由于在工作時，隨著光照溫度等因素不斷變化，必然會導致端電壓急劇變化。此時就需要充電控制器了。充電控制器，一方面能夠延長蓄電池的使用壽命，另一方面在充電過程中還能減少損耗，保護蓄電池充電過量造成損害。系統(tǒng)采用以MPPT控制器為核心的充電控制電路。

1.2.6 發(fā)電量檢測軟件設計

系統(tǒng)程序主要包括：LCD1602顯示程序，AD轉換模塊，單片機主程序。

由此可知，工作原理為：太陽能電池板接受光照時產生電壓和電流信號，通過太陽能充電控制器對蓄電池充電，蓄電池經(jīng)過穩(wěn)壓電路位單片機提供驅動電壓，電池板產生的電壓和電流分別經(jīng)過V/V、I/V轉換電路并衰減或放大使其電壓不超過5 V，再經(jīng)過模數(shù)轉換為數(shù)字信號，經(jīng)過單片機內部處理將功率值實時顯示在LCD1602液晶屏上。

1.3 系統(tǒng)的調試

1.3.1 性能要求

1)電量檢測裝置能夠測量0.5～999.0 W的功率且平均誤差率<5%。

2)太陽能電池板規(guī)格：最大功率160 W;最大輸出電壓22V;最大輸出電流6A。

3)蓄電池規(guī)格：型號6-DZ-12;額定電壓12 V;額定容量12 Ah。

1.3.2 軟硬件設置

電量測量電路中太陽能電池電壓衰減倍數(shù)為1/4.5，霍爾電流傳感器輸入電流與輸出電壓比為4，電壓放大電路放大倍數(shù)為4。

2 太陽能發(fā)電量檢測裝置的系統(tǒng)測試

太陽能電池板在太陽能發(fā)電系統(tǒng)的電力電子裝置的實驗室研究中扮演了相當重要的角色。但是當日照強度很低或者夜晚的時候，太陽能電池陣列失去了輸出功率。這時，研究工作就受到了外界條件的限制，我們可以通過模擬太陽能電池的方法來解決這個問題。

整個系統(tǒng)的實際檢驗需要在特定的條件下才能進行，太陽能電池的工作效能與光強，外界環(huán)境溫度，陽光照射角度，陽光的光譜分布等因素有關。所以測量太陽能電池的輸出功率必須按照IEC TC-82的行業(yè)標準。

標準為：AM(air-mass大氣質量)=1.5，光的輸入功率=1 000W/m2，測試溫度為25℃

由于條件限制，在實驗室情況下，采用電壓源電流源模擬太陽能電池測得數(shù)據(jù)如圖6。

如圖所示，實際值越小測量值的誤差越大，比如輸出電壓為3 V時，實際值與測量值的誤差達到了77%，當輸出電壓為6 V時，實際值與測量值的誤差達到了44%，但是當實際功率超過6 W的時候，誤差率就不超過5%了。實際中，太陽能電池的有效工作時的發(fā)電功率在120 W左右，所以系統(tǒng)能很好的完成太陽能發(fā)電量的檢測。

整個系統(tǒng)的調試均是在實驗室條件下進行的，用實驗室電源模擬太陽能電池，雖然不能很好的表現(xiàn)出太陽能電池的原始性能，且有些特征表現(xiàn)的也過于理想化，所以會有很大的局限性。但設計的重點不在于測量太陽能電池板的性能，而是要檢驗設計進行功率檢測的精確度，因此是能夠反應設計效果的。從測量結果來看發(fā)電量檢測達到了預期目標。

3 結論

文中提出并設計了一種基于AVR單片機的太陽能發(fā)電量檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠將所測得值實時顯示在液晶屏幕上。由實驗過程和結果分析可知，此系統(tǒng)結構比較簡單，能夠實時并精確地顯示太陽能發(fā)電量以及用電器用電量，可以為調配電力提供有力的數(shù)據(jù)支持，同時還減少了一些不必要的能量消耗，這對于太陽能最大程度化的利用具有較重大意義。而且此系統(tǒng)裝置器件壽命較長，耐用可靠，并且具有通用性，還可以靈活應用于其他數(shù)據(jù)采集的工程領域。