太阳能充电器.doc
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1、桂林电子科技大学职业技术学院实训报告 目录摘要. 1第1章 绪论.31.1 课题背景31.2 光伏发电技术现状41.2.1国内外技术现状51.2.2光伏路灯控制器技术的现状41.3 设计指标51.4 设计思路5本章小结5第2章 方案选择及单元电路的设计.62.1 方案选择及方框图62.1.1 方案选择62.1.2 方框图62.2 太阳能充电器电路的原理72.2.1太阳能电池72.2.2 单片机电路介绍. 82.2.3锂蓄电池的充电特性122.2.4 控制器充放电电路132.2.5 液晶显示电路14 2.2.6报警电路设计.15 2.2.7 PADS简介.16 2.3 本章小结18第三章 锂蓄电
2、池电压电流的检测. 193.1锂蓄电池电压的检测193.3本章小结20第四章 系统软件设计. 205.1 设计思路205.2系统主程序流程205.3 初始化子程序205.4 A/D转换子程序22 5.5显示子程序. 225.6本章小结22结 论. 23致 谢. 25参考文献. 26附录1 程序.27毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研
3、究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不
4、包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日-第38页-摘 要 化石能源的日益枯竭、人们对环
5、境保护问题的重视程度也在不断提高,寻找洁净的替代能源问题变得越来越迫切。太阳能作为一种可再生能源它具有取之不尽、用之不竭和清洁安全等特点,因此有着广阔的应用前景,光伏发电技术也越来越受到人们的关注,随着光伏组件价格的不断降低和光伏技术的发展,太阳能光伏发电系统将逐渐由现在的补充能源向替代能源过渡。使用手机的人都有过这样的经历,外出或旅游时电池突然没电了,因不能及时找到或没有220V市电而无法给手机充电,影响了手机的正常使用。为了解决这一问题,本课程设计介绍一种多用太阳能手机充电器,利用单片机控制,将太阳能经过电路变换为稳定直流电给手机充电,并能在电池充电完成后自动停止充电,还可作为一般直流电源
6、使用,从而摆脱对市电的依赖而获得通信的自由。与常规的充电器相比,太阳能充电器有着明显的优势。关键词:太阳能,电池,单片机,智能AbstractIncreasing depletion of fossil energy, its emphasis on environmental protection are also rising, look for clean alternative energy issues become more urgent. Solar energy as a renewable energy it has an inexhaustible and clean an
7、d safe and so on, so have a broad application prospects, photovoltaic power generation technology is more and more attention, with the PV module continue to lower prices and photovoltaic technology, solar PV systems will gradually supplement the energy from the current transition to alternative ener
8、gy. People who use mobile phones have had the experience, go out or travel no electricity when the battery suddenly, and because they can not be found or does not timely 220V electricity and not to charge their cell phones affect the normal use of mobile phones. To solve this problem, the course des
9、ign introduces a multi-purpose solar charger, use MCU control, will transform solar energy through the circuit to stabilize the direct current to charge their cell phones and can charge the battery automatically stops charging after, but also as a general DC power use, so get rid of dependence on el
10、ectricity obtained the freedom of communication. Compared with the conventional charger, solar charger has a clear advantage.Key words: solar energy, battery, single chip, intelligent,第1章 绪论1.1 课题背景能源是经济、社会发展和提高人民生活水平的重要物质基础,能源问题是一个国家至关重要的问题。随着科学技术和全球经济地飞速发展,对能源的需求也在日趋增长。自20世纪70年代的世界石油危机以来,人们才真正意识到,
11、化石燃料的储量是有限的,能源危机迫在眉睫。从全球来看,已探明的可支配的传统能源储量在不久的将来即将耗尽,能源问题的突出,不仪表现在常规能源的匮乏不足,更重要的是化石能源的开发利用对牛态环境的污染破坏:大气中的颗粒物和二氧化硫浓度增高,局部地区形成酸雨。而每年排放的大量二氧化碳带来的温室效应,使全球气候变暖,自然灾害频繁。常规能源在给人类社会带来飞速发展的同时,也在很大程度上使人类社会面临着前所未有的困难和挑战。这些问题最终将迫使人们改变能源结构,依靠科技进步,大规模地开发利用可再生洁净能源,实现可持续发展。虽然在可预见的将来,矿物燃料仍将在世界能源结构中占有相当的比重,但人们对核能以及太阳能、
12、风能、地热能、水力能、生物能等可再生能源资源的利用日益重视,在整个能源消耗中所占的比例正在显著地提高。其中,太阳能作为一种新型的绿色可再生能源,与其他新能源相比,是最理想的可再生能源。太阳能利用辛要有光热利用和光伏发电利用这两种主要形式。我国低温光热利用已经具有可观的规模,相关技术研究也比较成熟。光伏利用近期在世界范围内高速发展,所谓“光伏发电”是直接将太阳光转换为电能的一种发电形式。光伏发电具有取之不尽且无污染等优点,日前在我国,光伏发电主要应用在如下领域:西部偏远地区电力供应、通讯及交通设施、气象台站、航标灯和照明路灯。光伏发电的照明路灯应月J具有节能性、经济性和实川性等优点,在众多应用领
13、域中具有最广泛的发展前景。本课题为研制一套独立光伏电源控制器,廊州于LED路灯照明系统。通常独立照明系统由太阳能电池、蓄电池、充放电控制器和负载LED组成。由于系统的稳定性严格受到蓄电池和LED寿命的影响,本课题研制的充放电控制器通过实时监测系统允放电回路的相关信息,确定相应的允放电策略,实现了稳定太阳能电池输出、优化蓄电池充电方法和保护蓄电池及负载的目的,最终提高了太阳能电池的利用率和整个照明系统的可靠性。1.2 光伏发电技术现状1.2.1国内外技术现状太阳能是用之不尽的清洁能源,当今世界各国特别是发达国家对光伏发电特别重视。2008年世界太阳能光伏发电装机总容量达到56Gw。目前,太阳能光
14、伏发电主要集中在日本、欧盟和美国,其太阳能光伏发电量约占世界光伏发电量的80。今后太阳能光伏发电系统主要围绕高效率、低成本、长寿命、美观实用等方向发展。专家们预测到2050年,太阳能光伏发电在发电总量中将占1315,到2100年将约占64。我国光伏组件生产能力逐年增强,装机容量逐年增加,2007年累计容量达100MW。20052010年,我国的太阳能电池主要用于独立光伏发电系统,发电成本到2010年将约为120元(kwh);20102020年,太阳能光伏发电将会由独立光伏发电系统转向并网发电系统,发电成本到2020年将约为060元(kwh)。到2020年,我国太阳能光伏产业的技术水平有望达到世
15、界先进行列。1.2.2光伏路灯控制器技术的现状光伏电源路灯控制器是光伏发电系统进行控制和管理的设备。在欧美、日本和美国,并网发电技术已经相对完善,对于光伏电源控制的研究主要集巾在改进逆变器的拓扑结构,优化控制策略,孤岛效应的检测和解决、降低系统能耗,提高系统_T作效率等问题上。国内具有代表性的光伏发电系统专用逆变器制造商有合肥阳光、北京日佳、北京自动化研究院、北京恒电、南京冠、北京计科等企业。中科院电工所、北京自动化研究院、北京索英、北京日佳、北京计科等氽业开发出的并网逆变器都在实际工程中得到了应用,性能和效果良好。在独立光伏发电系统中,电源控制器是整个系统的核心组成部分,负责对储能设设备的充
16、电和对负载的放电任务。目前日本、德国、美国等发达国家外对于独立光伏系统电源控制器的研究辛要侧重在以下三个方面:提高太阳能电池的输出功率、完善蓄电池允电策略和提高系统稳定性。通过研究不同的电路拓扑结构和先进的控制算法,在太阳光强度、太阳能电池温度以及负载改变的情况下,尽可能使太阳能电池时刻保持最大输出功率状态,即实现最大功率点跟踪(MPPT)。蓄电池允电策略直接影响到蓄电池的寿命,研究智能化的充电方法,提高蓄电池的充电接受率,减少充电时问,对于整个光伏系统的工作状况具有重要意义。独立光伏系统的虑川环境一般比较恶劣,如何提高系统稳定性也是当前所有光伏电源控制器研究者最急需解决的问题之一。 然而,现
17、已研制出来的光伏电源控制器还存在许多急需解决的问题。实际上,在MPPT技术的使用和蓄电池充电策略的优化之问存在矛盾冲突,能源利用效率较低,蓄电池充放电方式的不合理,对蓄电池的保护不够充分,这些都是目前市场上电源控制器普遍存在的问题。为了对太阳能光伏资源进行全面的开发和利用,控制器的稳定性和可靠性也有待进一步提高。1.3 设计指标 本设计的设计要求指标如下:1、锂蓄电池电压的检测2、太阳能电池电流的检测3、充放电控制电路的检测4、自动报警电路1.4 设计思路 本文设计了一种基于单片机的太阳能路灯控制器。采用PWM 脉冲调制控制保护技术。充放电控制器是太阳能路灯的核心部件,针对锂蓄电池充电的特殊要
18、求,本文巧妙地采用简单电路检测充放电电压电流、软件补偿用于检测的小电阻的温度效应,省却硬件补偿的费用,降低了成本。由单片机根据采集到的充放电电压电流参数,发出各种摔制信号,实现充放电控制,使充放电系统能稳定何效地运行。为了保护电路本产品还利用二极管和蜂鸣器设计了报警电路。如果用户把充电池接反了电路会实现自动报警来提醒用户。1.5本章小结通过查阅资料了解太阳能路灯充放电控制器的国内外发展前景。以及介绍课题的各项检测指标和设计思路等。第2章 方案选择及单元电路的设计2.1 方案选择及方框图2.1.1 方案选择由单片机根据采集到的控制器的充放电电压电流参数,发出各种控制信号。实现充放电控制,是使充放
19、电系统能稳定有效地运行。更好的保护了锂电池。延长整个太阳能路灯系统的使用年限。2.1.2 方框图太阳能路灯充放电控制器的电路框图2-1所示。太阳能电池板接收光照并把太阳能转化为电能,通过充放电控制器为锂蓄电池充电。太阳能电池板STC12c5408ADDC/DC变换显示电路手机电池电压检测按键图2-12.2 太阳能充电器电路原理2.2.1太阳能电池(1)太阳能电池的种类太阳能光伏发电系统是利用光生伏打效应原理制成的太阳能电池将太阳能直接转换成电能的。太阳能电池单体是用于光电转换的最小单元。它的尺寸约4平方厘米到100平方厘米。太阳能电池单体工作电压为0.45一0.50伏,一般不能单独作为电源使用
20、。将姗能电池单体进行串联,并联和封装后,就成为太阳能电池组件。它的功率从几瓦到几百瓦,可以单独作为电源使用。太阳能电池再经过串联,并联并装在支架上,就构成了大阳能电池方阵。它可以输出几百瓦,凡千瓦或更大的功率,是光伏电站的电能产生器。常用的太阳能电池主要是硅太阳能电池。目前世界上有三种己经商品化的硅太阳能电池:单晶硅太阳能电池,多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。单晶硅太阳电池是当前开发最快的一种太阳电池,它的结构和生产工艺已定型,产品已广泛用于空间和地面。这种太阳电池以高纯的单晶硅棒为原料,纯度要求99.999%。为了降低生产成本,现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒,材料性能指标
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