低价时段自动储备电能装置*

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。