太阳能供电系统

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1、太阳能供电系统摘要：近年来，能源需求不断增长，能源越来越紧张。太阳能资源具有储量大，经济环保等优点，具有很大的开发潜能，重新受到人类的重视。本文利用太阳能板和蓄电池，通过对太阳能板和蓄电池工作状态的控制，搭建了一套具有稳定输出电压的小功率太阳能供电系统。文章对具体的实现方案和最终的成果进行了介绍和说明。关键词：太阳能板；蓄电池；采样控制一、项目分析1、项目任务分析利用太阳能板和蓄电池搭建一套直流供电系统，该供电系统能够提供±12V，0.2A和5V，1A的功率输出。当阳光充足时，太阳能板直接供电并给蓄电池充电；当阳光不足时，由蓄电池供电。本项目的目的在于了解太阳

2、能供电系统的工作原理，掌握小功率太阳能供电系统的设计方法。任务要求判断阳光的强弱，根据阳光的情况确定系统的功率源是太阳能板或者蓄电池，并进行实时切换。另外，要求系统提供稳定的输出电压和一定的输出功率。因此，任务的要点有以下几方面：1)光照强弱的判断：太阳能板将光能转换为电能，光照的强弱极大地影响着其输出功率。粗略地讲，太阳能板的输出功率随光照变弱而逐渐减小。在光照较弱或者完全无光时，太阳能板甚至会成为负载。在光照较弱，太阳能板无法提供足够的输出功率时，为保证系统的功率输出能力，需要将系统的功率源由太阳能板切换为蓄电池。在光照充足时，则需要再切换回来。因此如何准

3、确及时地判断光照强弱对任务至关重要。2)稳定的电压输出：作为供电电源，稳定的电压输出是一项基本要求；对蓄电池进行恒压充电时也需要保持电压的稳定。而太阳能板的输出电压会随着负载和光照情况发生变化。所以需要对太阳能板的输出电压进行稳压处理，保证输出电压的稳定。另一方面，系统有多电压等级输出，需要对输出电压进行电压等级的变换。3)一定的输出功率：供电系统要能够提供±12V，0.2A和5V，1A的功率输出，合计约为10W。太阳能板的最大输出功率受光照强弱的影响，光照减弱时，最大输出功率减小。一定的光照下，伏安特性和输出功率受负载大小的影响，呈现较为复杂的特性（详细的叙

4、述见后文）。所以需要采用一定的措施保证太阳能板工作在合理的伏安特性区间，保证足够的输出功率。2、文献阅读在项目开题阶段，我们通过网络查找并阅读了一定的文献，了解了太阳能板和蓄电池的特性，并对当前太阳能电源的发展应用情况做了调研。主要阅读的文献如下：[1]吴庭俊.太阳能电池的特性研究及应用设计.华南理工大学.2014[2]胡恒生.蓄电池充电方法的分析和探讨.电源技术应用，2009,12(8)[3]李加念.基于BQ24650的太阳能蓄电池智能充放电控制设计.安徽农业科学，2014,42(14)[4]王远.太阳能电池及其应用技术研究.华中科技大学.2006《太阳能电

5、池的特性研究及应用设计》一文首先介绍了太阳能电池的结构、原理、基本特性和太阳能发电的发展与应用。随后进行了太阳能电池特性的研究，通过实验测定了太阳能电池的暗伏安特性，开路电压和短路电流与光强的关系，太阳能电池的输出特性以及环境因素对太阳能特性的影响。最后介绍了太阳能电池自动跟踪系统的设计。9《蓄电池充电方法的分析和探讨》一文主要介绍了蓄电池的充电方法。文章首先叙述了蓄电池常用的充电方法，包括恒定电流充电法、恒定电压充电法、有固定电阻的恒定电压充电法、阶段等流充电法和浮充电法，并说明了每种充电方法的优劣。随后介绍了蓄电池的快速充电方法，包括定电流定周期快速充电法

6、、定电流定出气率脉冲充电放电去极化快速充电法、定电流定电压脉冲充电放电去极化快速充电法、定电流提升电压脉冲充电放电去极化快速充电法、定电压定频率脉冲充电放电去极化快速充电法、端电压和充放电频率选择脉冲充电放电去极化快速充电法、适应全过程去极化脉冲充电放电去极化快速充电法等。最后探讨了两种较为理想的充电方法：三阶段充电法和定电流定电压快速充电法。《基于BQ24650的太阳能蓄电池智能充放电控制设计》一文主要介绍了一种太阳能蓄电池智能充放电控制器。该控制器利用TI公司的B24650芯片，该芯片具有太阳能最大功率点跟踪能力，以MSP430F213单片机作为主控器，实

7、现了太阳能蓄电池充放电的智能控制，并具有防反充、防过充、防过放、过流保护和短路保护的功能。《太阳能电池及其应用技术研究》进行了硅太阳能电池基本特性实验，研究了硅太阳能电池（单晶、多晶、非晶硅太阳能电池）的基本特性，进而提出混合型太阳能电池应用系统的可行性；进行了量子阱半导体太阳能电池进行基本的理论研究；研究太阳能电池最大功率跟踪技术，并研制了太阳能电池最大功率跟踪控制器。此外还有其他很多资料，来源较为复杂，也不甚规范，但对于项目帮助很大，此处不再列出。二、太阳能板特性1、伏安特性与输出功率太阳能板的伏安特性曲线和P-V特性曲线如下图所示。图2太阳能板P-V曲线

8、PMVM图1太阳能板伏安特性曲线在太阳