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1、行业精品资料行业精品资料行行 业业 精精 品品 资资 料料行业精品资料行业精品资料HEFEI UNIVERSITY毕业论文（设计）毕业论文（设计）开题报告开题报告 题题 目目 基于单片机的光伏控制器设计基于单片机的光伏控制器设计 系系 别别 电子信息与电气工程系 年级专业（班级）年级专业（班级） 0909 自动化（自动化（2 2）班）班 姓姓 名名 夏亚运夏亚运 指导老师指导老师 王庆龙王庆龙 完成时间完成时间 行业精品资料行业精品资料合肥学院电子信息与电气工程系合肥学院电子信息与电气工程系毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）开题报告学生：夏亚运 班级：09 自动化（2） 班论文题目基于单
2、片机的光伏控制器设计（48VDC）-软件部分导师姓名王庆龙可行性方案分析1、研究背景1.光伏发电技术在国际上的发展 在国际上，全世界的经济大国在上世纪八十年代开始进行光伏并网发电方 面的研究，当时由政府投资建造了一些规模较大的试验性并网光伏电站。九十 年代后，对太阳能应用方式发生了重大的变化，由原来的大型光伏电站转变为 “屋顶光伏并网系统” 。屋顶光伏并网，将太阳能电池安装在建筑物顶上，不 占用土地面积，而且其灵活性和经济性都大大优于大型并网光伏电站，有利于 普及，再加上政府的鼓励与支持，掀起光伏发电的浪潮。诸如日本的“朝日七 年计划”推广屋顶光伏并网系统；德国政府补贴支持的“千屋顶计划” ，
3、继而 扩展为“两千光伏屋顶” ，同时制定“可再生能源电力供应法”高价收购光伏 并网的电能刺激光伏发电市场；美国推行“光伏建筑计划”和“百万屋顶计划” ；其他的发达国家都有各自的推广光伏发电的政策计划，邻国印度也开始扶持 光伏的应用。2.光伏发电技术在国内的发展 我国太阳能电池的研究始于 1958 年，1959 年研制成功第 1 个有实用价值 的太阳能电池，1971 年 3 月首次成功地应用于我国第 2 颗卫星上，1973 年太 阳能电池开始在地面应用，1979 年开始生产单晶硅太阳能电池。80 年代中后 期，引进国外太阳能电池生产线或关键设备，初步形成生产能力达到 4.5MW 太 阳能光伏产业
4、。其中单晶硅电池 2.5MW，非晶硅电池 2MW，工业组件的转换效 率单晶硅电池 11%一 13%，非晶硅电池为 5%一 6%。我国光伏组件生产逐年增加， 成本不断降低，市场不断扩大，装机容量逐年增加，1999 年底累计约 15MW。 在研究开发方面，开展了单晶硅、多晶硅电池研究及薄膜电池研究，同时还开 了浇铸多晶硅等材料研究，并取得可喜成果，其中刻槽埋栅电池效率达到国际 水平。20 年来我国光伏产业已形成了较好的基础，21 世纪我国光伏发电的发 展可考虑 2 种模式，即年增长率约 15%的常规模式和在政策法规驱动下年增长 率约 25%的快速模式。按照这种估算，到 2020 年我国光伏组件在相
5、当大的市 场上开始具有竞争力，到 2030 年左右，则在几乎整个电力市场上都具有竞争 力。目前，光伏电源在我国应用领域包括农村电气化、交通、通信、石油、气 象国防等。特别是光伏电源系统解决了许多农村学校、医疗所、家庭照明、电 视等用电，对发展边远贫因地区的社会经济和文化发挥了十分重要的作用。西 藏有 7 个无电县城采用光伏电站供电，社会经济效益非常显著。2、主要内容 本设计研究确定一种基于单片机的太阳能充放电控制器的方案，在太阳 能对蓄电池的充电方式、控制器的功能要求和电路保护方面进行分析，完成系 统硬件电路设计和软件编程，实现对蓄电池的科学管理，并将充放电控制器应行业精品资料行业精品资料用于
6、太阳能路灯或其他负载，实现其控制功能。这里以充/放电最大电流 10A，额定电压 48V 控制器系统为例，其实现的主要功能如下。 （1）要能自动检测太阳能电池板电压是否高于蓄电池电压，若高于蓄电 池电压，则可开启充电；若低于蓄电池电压，则不能开启充电，否则蓄电池电 流会反向流向太阳能电池板而造成点亮损耗。 （2）当蓄电池电压低于 40.8V 时，自动关断负载（欠压关断） ，同时有 报警功能； （3）当蓄电池电压高于 57.6V，自动关断负载（过压关断）和充电电路， 同时有报警功能。 （4）当蓄电池处于浮充充电状态时电压值控制在 48V 左右。3、设计方案1、光伏控制器的基本组成光伏控制系统主要四
7、大部分组成，即太阳能电池板、蓄电池、充放电电路、照明电路。太阳能电池板蓄电池照明电路充电控制器2、光伏控制器的工作原理太阳能电池组件利用“光生伏打”效应原理，在白天接收太阳辐射能并转化为电能，经过充放电控制器储存在蓄电池中，夜晚当照度逐渐降低至设定照度值，太阳能电池组件开路电压达到设定电压，充放电控制器检测到这一电压值后立即动作，蓄电池便开始为光源提供电源。蓄电池放电达到设定小时后，充放电控制器立即动作，蓄电池放电结束。3、控制器的整体设计方案本系统以 STC89C52 单片机为主控芯片，利用分压电路对蓄电池的电压、进行采样,然后经过 A/D 转换将检测电压数据输入到单片机中进行处理，通过液晶
8、芯片把电压值显示出来方便调整。单片机在软件程序的控制下输出 PWM 控制信号，经光耦驱动 MOSFET 管开启与关闭来控制充放电电路。该系统可以实现控制蓄电池的最优充放电，有效的延长蓄电池的寿命。系统整体结构框图如图所示。行业精品资料行业精品资料太阳能 电池板铅酸 蓄电池主控芯片 STC89C52单片机充电电路放电电路负载A/D转换 电路液晶1602 电压 显示电路AT24C02 数据存储 电路RS232 串口通信 电路光耦 驱动电路光耦 驱动电路4、关键问题光伏控制器具备充电控制、过充保护、过放保护、防反接保护及短路保护 等一系列功能，解决了这一难题，这样控制器在这个过程中起着枢纽作用，它
9、控制太阳能极板对蓄电池的充电，加快蓄电池的充电速度，延长蓄电池的使用 寿命。同时太阳能充放电控制器还控制蓄电池对负载的供电，保护蓄电池和负 载电路，避免蓄电池发生过放现象，由此可见，控制器具有举足轻重的作用。 市目前场上有各种各样的太阳能控制器，但这些控制器主要问题对于蓄 电池的保护不够充分，不合适的充放电方式容易导致蓄电池的损坏，使蓄电池 的使用寿命降低。目前，控制器常用的蓄电池充电法包括三种：恒流充电法、 阶段充电法和恒压充电法。但是这些方法由于充电方式单一加上控制策略不够 完善，都存在一定的局限性。另一方面，当蓄电池给负载供电时，由于控制器 不能时刻检测蓄电池的电压，这样很容易发生蓄电池
10、的过放电，将会导致蓄电 池的深度放电，严重影响其寿命。 所以，如何改善太阳充控制器的充放电方式，开发性能优良的充放电控 制器，提高其在实际应用中的效率，成为了一个重要的研究方面。5、时间安排开学后第 1 周3 周，查找搜集资料；第 4 周第 5 周，整理资料，完成开题报告；第 6 周第 7 周，画出设计框图，制定设计方案；第 8 周第 10 周，完成软件设计；第 11 周第 14 周，电路调试和完善，同时编写论文； 第15周，装订论文，准备答辩。行业精品资料行业精品资料参考文献1 赵林惠，编. 单片机应用技术M. 科学出版社，2008. 2 张齐，朱宁西，编著. 单片机应用系统设计技术M. 电子工业出版社，2009. 3 洪志刚，编著. 单片机应用系统设计M. 机械工业出版社，2011. 4 孙荣高,孙德超. 基于 STC 单片机的太阳能光伏控制器设计与实现J.测 控技术，2009,28(11)开题小组及教研室意见开题小组签名：年 月 日 注：可行性方案分析可另附面。
