智能光伏充电器-开题报告.docVIP

PAGE

PAGE1

附表11

商丘工学院本科毕业设计（论文）开题报告

学院

专业

班级

设计（论文）题目

学生姓名

学号

指导教师

职称/学历

课题来源

课题类型

1.选题的国内外研究现状及发展趋势（含文献综述，不少于800字）

一、课题背景

自古以来，衡量一个文明的发达程度都是以生产力来衡量。从工业革命开始，人类的生产力大幅提高，同时也将人类从繁琐的劳动中解放了出来。然而，工业革命提高生产力的同时，也将人类文明的进步与能源牢牢地绑定在了一起。随着全球化浪潮的推进，能源的安全以及被提高到了与国家战略同一层面，决定了国家的经济命脉与国运兴衰[1]。

在如今的能源结构中，不可再生能源依旧占据了目前社会能源结构的大头，城市的供电依旧以煤炭为主，工业依旧依托着石油作为支撑。然而，随着地球石化资源被不断开采、全球气候变暖不断被证实，可再生能源已经被国际社会所认可[2]。未来，掌握清洁的可再生能源决定了国家的兴衰和民族的兴亡，同时也是可持续发展的经济与绿色发展的唯一途径。

在新能源中，太阳能是可再生能源中最稳定持续，也是人类迈入星际文明过程中最有可能被广泛运用的一种可再生能源，因此太阳能已经被学术界广泛研究，相关的应用也在逐步拓展过程中。

二、国内研究现状

随着我国西电东送的项目开始，西部电力自给自足模式不断发展，并且已经实现将多余的电力并网送回东部，为东部带来很多清洁能源[3]。目前，我国太阳能装机量已经达到了全球领先水平，相关产业也占据了主导地位。国内高校相关研究也较多，例如合肥工业大学对光伏发电自主照明系统、光伏发电并网技术等相关研究，都展开了相关科研探索，并取得了不错的效果[4]。中国科学院电工研究所针对光伏发电并网技术也展开了大量的研究，并取得了突破性的研究进展。还有例如北京交通大学、东南大学等多所全国重点高校，都在光伏领域展开了相关研究[5]，并取得了不错的进展。

综上所述，在国家政策的大力扶持下，目前国内的光伏产业迎来了大幅度发展，并且发展地域主要集中在西部地区，不仅解决了西部地区居民用电问题，也为东部地区用电提供了帮助，并且也推动了国家光伏产业的蓬勃发展。

二、国外研究现状

由于国外电力电子行业起步较早，所以国外研究多集中在光伏控制器上。2016年Hangxa等人研究了一种支流多电平逆变器，它通过多电容串并联实现电压的自动平衡[7]。2017年Barkhi等人提出了改进方案，使得减少开关管的同时，电容组合数量得到了增加[8]。2018年Messmn等人，采用逆变桥代替了H桥，使得电路得到了优化，减少了MOS管的数量，降低了成本[9]。2019年Emmada等人提出了K型电路，提高了电压等级，但是需要两个电源输入[10]。

综上所述，太阳能充电器的相关研究，都集中在如何将光伏电池的电压恒定，以最大效率输送给电池充电。目前主流方案是采用DC-DC变换器方式，将光伏面板的电压改为恒定电压输送给负载[11]。DC-DC的拓扑方式主要有BUCK、BOOST、BUCK-BOOST、CUK四种方式，这四种方式分别是降压、升压、升降压三种，这三种模式针对不同的电压等级和应用场景，选择使用不同的拓扑结构。目前国外学者都将研究集中在了如何提高太阳能发电板的效率上，较少发电损耗。

选题的目的与意义

在我国的大西北，由于历史和地理原因，西北地广人稀，多为山地地形，海拔较高，地势较高，且当地居民多为游牧状态，分布稀疏，因此要是想实现每个村落通电比较困难。但是为了实现2022全面小康的目标，因此光伏发电，自己自主的方式非常适用于西北较为分散的居民居住点使用。因此本文研究的太阳能充电器，可以将光伏电池发出的电能，以恒定电压的方式充给电池，实现电能的存储，为居民日常用电带来便捷，同时大大减少了居民用电困难，用电成本高等难题。

毕业设计的设计思路（毕业论文写明拟解决的问题及思路）

本文将采用宽输入的Buck电路，将光伏电池的输出电压稳压到5V左右，再通过电源管理芯片，采用恒流充电、恒压充电、涓流充电三段式充电方案，实现给锂电池充电的逻辑。同时，将采用单片机，监视充电电量，实现锂电池的快速充电与保护功能。

图1系统框图

如图1所示，为本文的系统框图。再本系统中，太阳能板首先将电能传输给DC-DC降压模块，将电压稳定在5V左右，然后通过电源管理芯片，对锂电池采取恒流充电，恒压充电，涓流充电三段式充电方案，为锂电池最快的充满电能。其中单片机作为检测芯片，检测太阳能板电压，并输出实时电压值，以及控制指示灯

毕业设计（论文）的主要内容

本文主要设计了一种可以自动根据锂电池当前电量状况，将太阳能板上由太阳能转化的电能提供给锂电池充电，并采用三段式充电方式，为锂电池健康管理。在存储了太阳能板电能的同时，由满足了日常用电的需求