基于单片机的太阳能充电管理系统.docxVIP

PAGE 2 摘 要 　　当今社会能源消耗量越来越大，太阳能凭借自身取之不尽用之不绝的特性开始步入到人们的视野中，被当做是替代传统矿石燃料的最佳选择，拥有优良的发展和使用前景。目前，利用太阳能的模式多种多样，其中最主要的是光伏发电、太阳能热发电。但截止到现在，由于利用太阳能表现出的显著效率不高的问题，直接制约了太阳能技术的普及与发展。因此，设计一个能够提高太阳能利用率的系统是非常有必要的。 　　本文设计了一个基于单片机的太阳能充电管理系统，主要由光线采集模块、单片机模块、电机控制模块、稳压模块、升压稳压模块、锂电池充电保护模块和显示模块等组成。应用了光电跟踪的模式，通过光电感应、步进电动机驱动，按照入射光强度的改变，形成反馈信号，并传输到单片机中。运行单片机的程序，运用控制跟踪组织，对太阳能电池板的方向进行调整，实现跟踪太阳光，并将收集到的光能转化为电能，经过稳压电路后，传输到锂电池充电保护模块，再对锂电池进行充电。锂电池通过升压稳压模块调节到5V，向整个系统供电，中间有电源开关。基于单片机的太阳能充电管理系统可以有效地提高太阳能电池板的光电转换效率，具有广阔的应用前景。 关键词：单片机；太阳跟踪；步进电机；光敏电阻 第1章 绪论 1.1 选题背景 　　伴随当下石油、煤炭等不可再生资源的产量逐渐降低，国际中不同国家在发展经济和社会过程中，均受制于能源方面问题的干扰和影响。唯有清洁能源的发展，减少化学能源的使用，能够更好的保护环境，优化能源利用结构，方可全面的推动国家经济的发展，因此，诸多国家开始全面落实“阳光计划”。 　　对清洁能源而言，其需要满足两条件：首先是贮藏特别丰富，并且不会枯竭，其次是安全、干净。由此联想到的首个能源也就是太阳能，因为它只通过阳光和物质的相互作用直接释放电能。它不消耗水、燃料和其他物质，也不会释放污染环境的气体。该能源没有污染，对环境保护拥有较大的现实意义，正是出于其不具备污染的属性和特质，在国际层面而言，太阳能电池产业获得了较快的发展，自1995-2004年的时间中，年均有30%以上的增长率，伴随着形成了全新的太阳能电池，持续创新的硅电池。在太阳能电池中也产生了全新的定义和理念，不同国家均开始高度关注光伏发电。当下，在国际中，已经有超过一百个国家开始应用光伏发电，在市场中其中80%的是欧洲国家。近段时间，国际光伏市场已经历经诸多深度和高度，按照EPIA的有关数据，在2017-2000年，国际累计增长的装机容量实现了320倍，对不同的可再生能源来说，光伏的发展速度排名第一，随着光伏发电市场的快速发展，太阳能作为一种可再生的清洁能源受到了世界各国的关注。 1.2 研究目的及意义 　　现在，太阳能电池的使用正在慢慢扩大。众所周知，在沙漠等偏远区域可以更舒适的应用，可节约或降低输电 线的消耗，实现节约。并且对沙漠区域而言，其有较高的温度，并且拥有大量开发太阳能的潜力，伴随着逐渐提升的太阳能电池技术和发明制造了全新的光电转换器，各国对清洁能源的巨大需求，使得光伏发电和太阳能热发电仍将是利用太阳能辐射的最佳方式，为人们今后利用太阳能提供了广阔的发展前景。 　　长期以来，世界能源消费主要以石油、煤炭等能源为主，但以上能源都并非是可以再生的一种资源，该能源有限的数量，并且在燃烧过程中，会形成诸多的CO2,都会导致对环境产生污染，由此，按照污染环境的现实情况，不同国家均在加紧速度研发新能源。对太阳能这种可再生的清洁类型的能源而言，受到了许多国家的重视和利用。充分利用太阳能资源对能源具有深远的战略意义。 1.3 国内研究现状分析 　　我国拥有丰富的太阳能资源，在理论层面而言，实现了每年1700亿吨煤的储量。太阳能利用和发展有巨大的潜能。从长远角度来看，太阳能发电将在未来世界能源消费中占据主导地位，不仅会取代部分常规能源，而且更会成为全球能源供应的主体。 　　在2013年，张静[2]在《基于单片机的高效光伏电源管理系统》一文中，设计了安全、高效的管理光伏的系统，这一系统主控器是单片机，外围电池涵盖了充放采样电流、采样电路、电压采样、电流采样、直流转换等有关的内容。在一个层面而言，该体系应用检测最大功率点的办法，实现最大化的充电体系输出功率，良好的应用太阳能；在其他层面来说，其可以良好的控制蓄电池的过放、过充放电控制，更好的保护蓄电池，实现使用寿命的延长。 　　在2015年，朱舟[3]在《高效太阳能充电管理系统设计》一文中，提出了一种太阳能电池充电管理系统方案，旨在提高太阳能电池的能量利用率，该太阳能充电管理系统的设计以MSP430F2274为主控制器，通过对MAX5401数字电位器的动态调整，使BQ24650芯片的vmpptset电压值（即最大太阳能电池电源电压）发生动态变化。整个动态平差是基于一种改进的扰动观