毕业设计（论文）
题目：太阳能光伏系统控制器的设计与制作
(英文)：A design and production of solar photovoltaic system controller
院别：自动化学院
专业：电气工程及其自动化
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太阳能光伏系统控制器的设计与制作
摘要
随着经济的发展，人口的增长和科学技术的进步，人类对化石能源的消耗量不断增大，能源危机和环境问题日益突出，可再生能源的利用也因此引起了人们的广泛关注。要实现环境和能源的可持续发展，除了通过技术创新、制度创新、产业转型等多种手段，尽量减少煤炭，石油等高碳能源消耗，并提高人们的节能意识外，开发新能源的应用是更重要的手段，其中太阳能光伏发电是主要的新能源之一。
本文分析了基于PIC12F675单片机制作的太阳能光伏系统控制器的工作原理及功能。本文中太阳能光伏系统控制器结合了太阳能电池的输出特性，分析设计简单合理的光伏控制器系统，以及针对对蓄电池充放电的特性，设计了蓄电池过充电与过放电保护。
关键词：太阳能；光伏系统控制器；PIC12F675；蓄电池；过充电；过放电
A design and production of solar photovoltaic
system controller
ABSTRACT
As the rapid development of economy and technology as well as the population growth, and increasing concern on the use of renewable energy is caused by the growing pollution and energy crisis due to the use of fossil-fuel-based energy. To realize the sustainable development of environment and energy, in addition to technology innovation, system innovation, industrial transformation and other means, to minimize coal, oil contour carbon energy consumption, and improve people's energy saving consciousness, development of new energy application is more important, the solar photovoltaic power generation is one of the major new energy
Analyzed in this paper, based on PIC12F675 MCU produced by solar photovoltaic system the working principle and function of the controller. Solar photovoltaic system controller in this paper combined with the solar cell output characteristics, simple and reasonable analysis and design of photovoltaic controller system, and the battery charge and discharge characteristics, design the battery over charge and over discharge protection.
Key words:Solar Energy; Photovoltaic system controller; PIC12F675; storage battery; overcharge; over discharge
目录
1 绪论 (1)
1.1太阳能光伏系统控制器的的概述 (1)
1.1.1什么是太阳能光伏系统控制器 (1)
1.1.2太阳能光伏系统控制器的分类 (1)
1.2 太阳能光伏系统控制器的研究意义与研究现状 (2)
1.2.1研究意义 (2)
1.2.2研究现状 (3)
2 太阳能光伏系统控制器系统的组成 (5)
2.1太阳能电池板 (5)
2.1.1太阳能电池发电原理 (6)
2.1.2太阳能电池的输出特性 (7)
2.2 蓄电池 (2)
2.2.1铅酸蓄电池的充电方法 (3)
2.2.2光伏系统蓄电池特殊性 (4)
2.3 系统控制器 (5)
2.3.1PIC12F675单片机 (5)
2.3.2场效应管 (7)
2.3.3硬件元件清单 (8)
3 光伏系统控制器的硬件设计 (10)
3.1 电路原理图 (10)
3.2 单片机电路 (10)
3.3 充放电控制器 (12)
3.4 工作过程 (15)
3.5 PCB布局图 (16)
3.6电路的仿真 (16)
4 光伏系统控制器的软件设计 (21)
4.1软件设计的开发环境 (21)
4.2 程序设计 (21)
4.2.1主程序 (22)
4.2.2定时中断服务子程序 (23)
4.2.3A/D转换子程序 (25)
4.2.4数值比较子程序 (26)
4.3 程序的配置与烧写 (26)
5 结论与展望 (28)
5.1 结论 (28)
5.2 展望 (28)
参考文献 (29)
致谢 (30)
附录A (31)
附录B (32)
太阳能光伏系统控制器的设计与制作
1 绪论
1.1太阳能光伏系统控制器的的概述
1.1.1什么是太阳能光伏系统控制器
太阳能光伏系统控制器由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。
太阳能光伏系统分为离网发电系统与并网发电系统：
1、离网发电系统。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。
2、并网发电系统就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电这后直接接入公共电网。并网发电系统有集中式大型并网电站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，目前还没有太大发展。而分散式小型并网发电系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是目前并网发电的主流。
太阳能光伏系统控制器工作原理：白天，在光照条件下，太阳电池组件产生一定的电动势，通过组件的串并联形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输入电压的要求。再通过充放电控制器对蓄电池进行充电，将由光能转换而来的电能贮存起来。晚上，蓄电池组为逆变器提供输入电，通过逆变器的作用，将直流电转换成交流电，输送到配电柜，由配电柜的切换作用进行供电。蓄电池组的放电情况由控制器进行控制，保证蓄电池的正常使用。光伏电站系统还应有限荷保护和防雷装置，以保护系统设备的过负载运行及免遭雷击，维护系统设备的安全使用。
本次课题制作的小功率太阳能光伏发电装置一般不存在和电网并网的可能，因此需要在不用电的时候用蓄电池把电能储藏起来，需要用电时再使用蓄电池中储藏的电能。
1.1.2太阳能光伏系统控制器的分类
光伏充电控制器基本上可分为五种类型：并联型光伏控制器、串联型光伏控制器、脉宽调制型光伏控制器、智能型光伏控制器和最大功率跟踪型光伏控制器。
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2 1、并联型光伏控制器。当蓄电池充满时，利用电子部件把光伏阵列的输出分流到
内部并联电阻器或功率模块上去，然后以热的形式消耗掉。并联型光伏控制器一般用于小型、低功率系统，例如电压在12V、20A以内和系统。这类控制器很可靠，没有继电器之类的机械部件。
2、串联型光伏控制器。利用机械继电器控制充电过程，并在夜间切断光伏阵列。它一般用于较高功率系统，继电器的容量决定充电控制器的功率等级。比较容易制造连续通电电流在45A以上的串联型光伏控制器。
3、脉宽调制型光伏控制器。它以PWM脉冲方式开关光伏阵列的输入。当蓄电池趋向充满时，脉冲的频率和时间缩短。按照美国桑地亚国家实验室的研究，这种充电过程形成较完整的充电状态，它能增加光伏系统中蓄电池的总循环寿命。
4、智能型光伏控制器。基于MCU（如Intel公司的MCS51系列或Microchip公司PIC系列）对光伏电源系统的运行参数进行高速实时采集，并按照一定的控制规律由软件程序对单路或多路光伏阵列进行切离和接通控制。对中、大型光伏电源系统，还可通过MCU的RS232接口配合MODEM调制解调器进行距离控制。
5、最大功率跟踪型控制器。将太阳能电池电压V和电流I检测后相乘得到功率P，然后判断太阳能电池此时的输出功率是否达到最大，若不在最大功率点运行，刚调整脉宽，调制输出占空比D，改变充电电流，再次进行实时采样，并作出是否改变占空比的判断，通过这样的寻优过程可保证太阳能电池始终运行在最大功率点，以充分利用太阳能电池方阵的输出能量。同时采用PWN调制方式，使充电电流成为脉冲电流，以减少蓄电池的极化，提高充电效率。
本次课题设计是属于智能型光伏控制器中的一种。
1.2 太阳能光伏系统控制器的研究意义与研究现状
1.2.1研究意义
随着社会的发展，能源问题已经成为全球最为关注的问题之一，能源危机已经成为全人类所面临的主要危机，特别是我国的电力能源近年来显得十分吃紧，电力紧张阻碍着我们的日常生产、生活，甚至严重影响到我国经济的发展与社会文明的进步。
常规化石燃料的无节制使用和二十世纪七十年代发生的两次石油危机，使得人们越
太阳能光伏系统控制器的设计与制作
来越清醒地认识到化石燃料资源迟早会枯竭耗尽。根据我国现已探明可丌采的化石能源储量的统计和使用这些能源的速度，可以预计，煤可以应用的时间约为54-81年，石油为15-20年，天然气的时间28-58年，核燃料使用的时间也不会超过百年，前一个数字是预测的估计，后一个数字是保守的估计。因此找到一条可持续发展的包括太阳能在内的可再生能源等的新出路，将是我们避免人类能源短缺与枯竭的紧迫任务。
随着能源日益紧缺和环保压力的不断增大，不可再生资源的大量消耗及能源价格的飞涨，给人类带来了不安。寻找一种廉价的新型可再生能源代替石油等不可再生能源成为世界各国的发展方向。地球表面每年接受太阳的辐射量达5.4×1024J，相当于1.8×1014t 标准煤。若将其中的0.1%按转换率5%转换为电能，每年发电量可达5600TW·h，相当于目前全世界年能耗的40倍。因此，太阳能发电对今后能源发展有着特别重要的意义。且太阳能的诸多优点使发展太阳能已是大势所趋，太阳能时代的到来已为时不远了。
太阳能（Solar Energy），一般是指太阳光的辐射能量。太阳能一般分为两类：太阳能光伏和太阳热能。其中太阳能光伏有着极其重要的应用。它用由硅制成的光电板组件接受阳光，转换太阳能为电能并将其储存在蓄电池等储能器件中。储存的能量能够在人们需要的时候使用，并且太阳能是可再生资源[2]，所以太阳能光伏发电是一种可代替旧能源的有效、便捷的方法。
太阳能光伏发电目前具有比较成熟的技术。其具有安全可靠、无噪音、无污染、能量随处可得、不受地域限制、无需消耗燃料、建站周期短、无需架设输电线路、可以方便地与建筑物相结合等优点，是常规发电和其它发电方式所不及的[3]。发展太阳能光伏发电具有实际意义。将太阳能光伏发电产生的电能最大效率地存入储能器件中可带来巨大的经济效益。所以设计一种对储能器件合适的系统控制器就显得极其重要了。
1.2.2研究现状
自20世纪50年代太阳能电池的空间应用到如今的太阳能光伏集成建筑，世界光伏工业已经走过了近半个世纪的历史。由于太阳能资源分布相对广泛、蕴藏丰富，光伏发电系统具有清洁、安全、寿命长以及维护量小等诸多优点，光伏发电被认为将是21世纪最重要、最具活力的新能源。在世界各国尤其是美、日、德等发达国家先后发起的大规模国家光伏发展计划和太阳能屋顶计划的刺激和推动下，光伏工业近几年保持着年均30%以上的高速增长。其中，以光伏集成建筑为核心的光伏并网发电市场己经超过离网
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应用，近几年的增长速度都在40%以上，成为世界光伏工业的最主要发动机。并网光伏发电已经成为光伏发电领域研究和发展的最新亮点。业余制作的太阳能光伏发电装置一般不存在和电网并网的可能，因此需要在不用电的时候用蓄电池把电能储藏起来，需要用电时再使用蓄电池中储藏的电能，要实现这一功能就需要一个太阳能光伏系统控制器。
小型的太阳能光伏发电不仅能为移动设备提供电能，而且能成为家中的备用电源。目前市面上的太阳能光伏系统控制器品种繁多，价格不一，所涉及到应用场所也很多。其太阳能光伏系统控制器一般基于单片机所设计，外接部件有铅蓄电池，太阳能板，负载。
本次课题制作的太阳能光伏发电装置一般不存在和电网并网的可能，因此需要在不用电的时候用蓄电池把电能储藏起来，需要用电时再使用蓄电池中储藏的电能。本课题制作是以单片机电路设计来制作的。本装置电路设计预留了夜灯控制功能，只有在天黑以后蓄电池才对外供电。本电路特色功能：一.蓄电池过充电与过放电保护；二.自动恢复放电功能；三.防止蓄电池与太阳能电池反接功能。
自上世纪七十年代出现两次石油危机和不可再生能源的日益枯竭之后，太阳能光伏发电更加受到全世界关注。并且随着光伏发电技术的发展，太阳能太阳能电池的成本逐渐下降，各类太阳能电池的转换效率不断提高。因为以上原因，光伏发电的规模和应用范围不断扩大，成为全球增长速度最快的高新技术产业之一。
太阳能光伏系统控制器是太阳能发电的重要部件之一。不同的领域，场所所需要的太阳能光伏系统控制器各不同。本课题的太阳能光伏发电装置是适合于家用场所的。
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2 太阳能光伏系统控制器系统的组成
2.1太阳能电池板
本次课题制作的太阳能光伏发电装置一般不存在和电网并网的可能，因此需要在不
用电的时候用蓄电池把电能储藏起来，需要用电时再使用蓄电池中储藏的电能。本
太阳能光伏系统控制器由以下几个部分组成：太阳能电池板、太阳能光伏控制器、
铅酸蓄电池、负载。如输出电源为交流220或110V ，还要配置逆变器。太阳能光伏系
统控制器的系统框图如图2.1所示。
图2.1 LED 光伏系统
太阳能电池板是太阳能光伏系统控制器的核心部分，也是太阳能光伏系统控制器中
价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送至蓄电池中存储起来。
在众多太阳光电池中较普遍且较实用的有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池及非晶
硅太阳能电池等有三种。有太阳光充足日照好的东西部地区，采用多晶硅太阳能电池为
好，因为多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单，价格比单晶低。在阴雨天比较多、阳光
相对不是很充足的南方地区，采用单晶硅太阳能电池为好，因为单晶硅太阳能电池性能
参数比较稳定。非晶硅太阳能电池在室外阳光不足的情况下比较好，因为非晶硅太阳能
电池对太阳光照条件要求比较低。本次设计中由于考虑到成本的原因，使用了18V 的多
晶硅太阳能板。
本次设计采用的的太阳能板实物如图2.2所示。
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图2.2 太阳能板实物图
2.1.1太阳能电池发电原理
太阳能电池是直接将光能转换成电能的一种半导体器件，太阳能电池能量转换的基
础是结合光生伏特效应。当光照射到PN 结上时（图2.3），能量大于半导体禁带宽度的
光子，使得半导体中原子的价电子受到激发，产生电子一空穴对，在半导体内部结附近
生成的载流子没有被复合而到达空间电荷区，受内建电场的吸引，电子流入N 区，空穴
流入P 区，结果使N 区储存了过剩的电子，P 区有过剩的空穴。它们在PN 结附近形成
与势垒方向相反的光生电场。光生电场除了部分抵消势垒电场的作用外，还使P 区带正
电，N 区带负电，在N 区和P 区之间的薄层就产生电动势，这就是光生伏特效应。
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图2.3 太阳能板实物图
2.1.2太阳能电池的输出特性
目前市面上用得最多的是硅太阳能电池，所以本文主要分析硅太阳能电池的输出特
性，及光照、温度对输出特性的影响。
硅太阳能电池的输出特性指的是太阳能电池在一定的温度和光照强度下所表现出
来的伏安特性，即输出电压和输出电流之间的对应关系。
根据半导体理论，为方便研究太阳能电池的特性，人们得出太阳能电池的理论分析
模型。经太阳能电池的电路简化分析，再通过对太阳能电池实际应用时的一些重要参数
的分析，可得到太阳能电池工程用数学模型，在知道短路电流、开路电压、温度和光照
的情况下可确定太阳能电池的输出I-V 和P-V 曲线。
太阳能电池的输出I-V 和P-V 曲线，如图2.4所示。
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图2.4 太阳能电池的输出I-V 和P-V 曲线
图中的V OC 、I SC 、V m 、I m 分别是太阳能电池的开路电压、短路电流、最大功率点
电流和最大功率点电压。这些是太阳能电池在实际应用中的重要技术参数[10]：
开路电压V OC ：在给定的温度和日照强度下的最大输出电压。
短路电流I SC ：在给定的温度和日照强度下的最大输出电流。
最大功率点电压V m ：在给定的温度和日照强度下相应于最大功率点的电压。
最大功率点电流I m ：在给定的温度和日照强度下相应于最大功率点的电流。
最大功率点功率P m ：在给定温度和日照强度下最大功率点的输出功率，即
P m =V m ×I m
太阳能电池的转换效率η：输出功率P o 与光照投射到电池表面上的功率P s 之比，
其值取决于太阳能电池的工作点。通常采用太阳能电池的最大效率值作为其效率
η= P m /P s
太阳能电池输出特性是非线性的，受外界多种因素影响，主要因素是光照强度和环
境温度。根据得到的工程用数学模型，在已知相应数据的基础上，可绘制出在环境变化
下太阳能电池的I-V 、P-V 特性曲线，如图2.5和图2.6所示。
I (A )U(V)P (W )
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20253001
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U(V)I (A )
U(V)P (W )
图2.5 相同光照强度(1000W/m 2)不同温度下的I-V 和P-V 特性曲线
图2.5是太阳能电池在相同光照强度不同温度下的I-V 、P-V 特性曲线。从曲线中可
以看出，当光照强度一定时，电池温度升高，太阳能电池开路电压V OC 降低，太阳能电
池的短路电流I SC 增加，但其增加的程度不如开路电压V OC ，所以温度主要影响太阳能
电池的开路电压V OC 。电池温度升高时，太阳能电池的最大输出功率随之降低。在光照
强度一定，温度确定的条件下有其唯一的最大功率点。
0510
15202501
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5
U(V)I (A )
0510152025U(V)
图2.6相同温度(25℃)不同光照强度下的I-V 和P-V 特性曲线
图2.6为太阳能电池在相同温度不同光照强度下的I-V 、P-V 特性曲线，从
曲线中可以看出，当温度一定时随光照强度的增加，太阳能电池短路电流I SC 和
开路电压V OC 都增加了。但是V OC 增加的幅度没有I SC 的大，所以光照强度主要
影响太阳能电池的短路电流I SC 。光照强度升高时，太阳能电池的最大输出功率
随之升高。在太阳能电池温度一定，光照强度确定的条件下有其唯一的最大功率
点。
由以上可知：在温度和光照强度确定的条件下，太阳能电池的输出具有唯一
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的最大功率点，当其工作在该点时，能输出当前温度和光照强度下的最大功率。
此时能够对太阳能进行最大效率的利用。由于实际应用中不能保证太阳能电池总
是工作在最大功率点上，所以在应用中要用到带有最大功率点跟踪的控制装置，
以保证太阳能电池的输出功率保持在最大功率点的附近。
2.2 蓄电池
常用的蓄电池有开口铅酸蓄电池、阀控铅酸蓄电池、镉镍（Ni-Cd ）、镍氢
（Ni-H ）电池。在这三大类电池中，开口铅酸蓄电池由于在其使用过程中存在水
的易挥发、易泄漏、比容量低等缺点，而镍钙、镍氢电池容量虽大，但价格昂贵，
免维护蓄电池由于其容量大、价格低、自放电率低、结构紧凑、不存在锡镍电池
的“记忆效应”、寿命长、基本免维护等优越性，对于无人值守或缺少技术人员的
偏远地区使用特别有利，因而在独立光伏系统中大量应用，而且将在今后一段时
期继续大量使用。
在光伏系统中蓄电池起着至关重要的作用：白天它既能作为太阳能不足补
充，又能作为多余太阳能的存储：夜晚它是负载的唯一能源。虽然在不同地方（光
照、温度不同），不同要求（负载、可靠性等）的光伏系统中蓄电池配置的容量
有较大不同，但对于使用蓄电池的系统来说，在系统的初期投资中它一般占到
1/4到1/2,而蓄电池又是整个光伏系统中较薄弱的环节，使在光伏系统整个运行
寿命中蓄电池成为最昂贵的部件，这主要由于许多蓄电池达不到其使用寿命，而
提前失效，系统不得不更换。本次设计所使用的蓄电池如图2.6所示。
图2.7 蓄电池
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2.2.1铅酸蓄电池的充电方法
目前．铅酸蓄电池由于其制造成本低，容量大，价格低廉而得到了广泛的使用。在太阳能独立光伏发电系统中，铅酸蓄电池投人使用后，必然会进行充电和放电过程。太阳能电池发电充足时会对蓄电池贮存电能、恢复容量，以避免产生的电能因无法存储而浪费。当太阳能电池发电不足时蓄电池自身放电提供电能。蓄电池充电和放电状况的好坏，将直接影响到蓄电池的电性能及使用寿命。目前对蓄电池充电的方法很多，选择科学合理的充电方法将会大大提高蓄电池的供电能力和维护效果。本文中不对充放电过程的化学反应进行介绍，下面各方法对化学反应的影响可参见文献。
1、恒流充电法。恒流充电就是以一确定的电流进行充电，在充电过程中随着铅酸蓄电池电压的变化要进行调整使电流恒定不变。这种方法特别适合于多个铅酸蓄电池串联的铅酸蓄电池组进行充电，能使落后的铅酸蓄电池的容量容易得到恢复，此方法最好用于小电流长时间的充电模式。这种充电方式的不足之处在于：铅酸蓄电池开始充电电流偏小，在充电后期充电电流又偏大，充电电压偏高，整个充电过程时间长。
2、恒压充电法。恒压充电就是以一恒定电压对铅酸蓄电池进行充电。在充电初期由于铅酸蓄电池电压较低，固其充电电流较大。但随着铅酸蓄电池电压的逐渐升高，充电电流逐渐减少。在充电末期只有很小的电流通过。相对恒流充电法来说，此法的充电电流自动减少，所以充电过程中析气量小，充电时间短，能耗低。这种充电方法不足之处在于：①在充电初期，如果铅酸蓄电池放电深度过深，即蓄电池电压很低，充电电流会很大，不仅危及充电设备的安全，而且铅酸蓄电池可能因过流而受到损伤；②如果铅酸蓄电池电压过低，后期充电电流又过小，充电时间过长，不适合串联数量多的铅酸蓄电池组充电。铅酸蓄电池电压的变化很难补偿，充电过程中对落后电池的完全充电也很难完成。这种充电方法在小型的太阳能光伏发电系统中经常用到，因为这种系统中来自太阳能电池阵列的电流不会太大，而且这种系统中铅酸蓄电池组串联不多。
这两种方法简单容易实现，简易的控制系统即可实现此类控制。但其自身都有缺点，并且现在控制器上的芯片性能十分优越，可采用充电性能更好的方法。
3、阶段充电法。阶段充电法中主要包括二阶段充电法和三阶段充电法。
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4 二阶段充电法是采用恒流充电法和恒压充电法相结合的快速充电方法。它首
先对铅酸蓄电池采用恒流充电方式充电，铅酸蓄电池充电到达一定容量后，采用恒压充电方式充电。一般两阶段之间的转换电压就是第二阶段恒压的电压。采用这种充电方式，在充电初期，蓄电池不会因低电压出现很大的电流，在充电后期也不会出现因蓄电池电压过高产生析气。
三阶段充电法在充电开始和结束时采用恒流充电，中间阶段用恒压充电。相当于在二阶段充电法后，再加入一个恒流充电阶段。当电流衰减到预定值时，由第二阶段转换到第三阶段，再继续以很小的电流向蓄电池充电。这种以小电流充电的方式也称为浮充充电。在浮充时，蓄电池的充电电压比恒压阶段的充电电压要低，这种方法可以将出气量减到最少，提高蓄电池的电性能及延长使用寿命。但作为一种快速充电方法使用，受到一定的限制。
4、快速充电法。比较流行的几种快速充电方法有：
①脉冲式充电法：脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电，然后让电池停止充电一段时间，之后继续脉冲电流充电，如此循环。间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间，减少了析气量．提高了蓄电池的充电电流接受率。
②变电压间歇充电法：在每个恒压间歇充电阶段，由于是恒压充电，充电电流自然按照指数规律下降，符合电池电流的可接受率随着充电进行逐渐下降的特点，可提高充电效率。
③变电压变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法：综合了多种充电的优点，此方法控制模式，脉冲电流幅值和PWM信号的频率均固定，PWM占空比可调。在此基础上加入间歇停充阶段，能够在较短的时间内充进更多的电量，提高蓄电池的充电接受能力。
综上所述，为了较好的保护蓄电池，并实现蓄电池的快速充电，可采用快速充电法和三阶段充电法相结合的方法，即把三阶段充电法第一阶段的恒流阶段改为快速充电阶段，这样既可快速给蓄电池充电，又能够通过PWM控制实现最大功率点跟踪。本设计由于设计的要求所以了采用浮充的方式。
2.2.2光伏系统蓄电池特殊性
在光伏系统中蓄电池容量一般设计要能满足日常生活需要的备用电要求，而
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由于考虑系统成本。光伏阵列的容量又偏小，因而存在充电率非常低，如何此光伏系统控制器应用于路灯时，时而由于天气原因出现一定深度放电的普遍现象。这样使得蓄电池难以得到完全的再充满，而使其长期处于欠充状态导致蓄电池底部酸浓度高于顶部酸浓度的酸分层现象，从而使极板由于在其上的硫酸浓度的不同，导致负极板底部硫酸盐化，正极板腐蚀和膨胀，使蓄电池的寿命缩短。
由于光伏系统中的蓄电池放电电流很小，而根据结晶核作用理论这样会形成大的结晶，加速极板的极化。经常设置高的充电电压，提高充电电流，来减少蓄电池的欠充。在日照不足时，有一定的效果。但由于季节的变化，在日照充足时，使蓄电池产生过充。蓄电池的过分的过充是引起其寿命缩短的主要原因。一但出现充电不足或负荷超常规量放电，经常造成很长时间得不到足够补充，使蓄电池工作在低的荷电状态。造成蓄电池的寿命降低。
2.3 系统控制器
2.3.1PIC12F675单片机
系统控制器主要由PIC12F675单片机、场效应管、三极管、电阻、电容、发光二极管等元件组成。它在整个系统中的作用：系统控制器上电时，单片机开始工作，控制器采用A/D转换的方式测量蓄电池的电压，即先把蓄电池的电压转换成数据，然后将测试数据和已储存的过充电电压、过放电电压、恢复供电电压数据进行比较，根据比较结果作出相应的控制。电路中R11、R12和R15、R16分别组成蓄电池和太阳能电池的电压取样电路，太阳能电池的电压取样电路在增加夜灯控制功能时使用。PIC12F675的GP0、GP1分别作两个通道A/D转换器的模拟信号输入端。通过单片机GP4、GP5端口输出高低电平，从而控制充放电电路。
PIC12F675是Microchip公司下的12F系列8引脚闪存8位CMOS单片机。PIC12F675单片机有以下特点：高性能的RISC CPU,特殊单片机功能，低功耗功能，多样的外设功能。图2.21为PIC12F675封装。
PIC12F675片内含1KB的Flash只读程序存储器、64B数据存储器RAM和128B的EEPROM，工作速度为0~20MHz，工作电压为2~5.5V。有6个具有复用功能的I/O引脚GP0~GP5。PIC12F675可以选择外部或内部振荡器，这里使用
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了内部振荡器，工作频率为4MHz 。片内有一个带有8 位可编程预分频器的8 位定时器/计数器Timer0和一个带有预分频器的16 位定时器/ 计数器Timer1，一个看门狗定时器，4通道10位A/D 转换器，一个模拟比较器。
图2.8 PIC12F675封装
为了更好地了解PIC12F675这个单片机，我们可以从它的框图了解。
PIC12F675的框图如图2.9所示。
图2.9 PIC12F675框图