基于单片机控制的太阳能供电地下场照明系统设计_毕业设计

基于单片机控制的太阳能供电地下听策划出照明系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 摘 要 在这个科技飞速发展的时代，能源是人类经济及文化活动的动力来源。随着经济的发展、人口的增加和社会生活水平的提高，未来世界能源消费量将持续增长，世界上的化石能源消费总量总有一天将达到极限。开发利用可再生能源和各种绿色能源以实现可持续发展是人类必须采取的措施。从能源供应的诸多因素考虑，太阳能无疑是符合可持续发展战略的理想的绿色能源。 随着城市的不断发展，人口的急剧增加，人均拥有车辆数的增大，停车问题越发严峻。停车场也逐渐的朝地下空间发展。然而地下停车场的照明又给社会增添了新的烦恼。为此，提供一个合理的地下照明系统是时代发展的迫切要求。 本设计采用LED灯具作为系统的照明光源，采用太阳能光伏发电与市电交互为LED灯具供电的方式提供供电电源。使用节能灯具减少了能源的浪费，利用太阳能发电供电，减少了火力发电等造成的大气污染的问题。 本设计采用单片机AT89S51作为系统的主控制单元，重点设计了太阳能发电系统最大功率点跟踪控制电路的设计。并且通过采集太阳能发电系统蓄电池及太阳能电池板两端的电压，实现火电与太阳能发电两种供电方式的自动切换。并对太阳能发电系统中，太阳能电池在工作时，随着日照强度、环境温度的不同，输出功率不同的问题，为了提高发电系统效率，单片机通过采样电压和电流，通过对功率的计算，实现对太阳能电池的最大功率点的跟踪，确保充分的利用太阳能。本系统智能化的完成了以太阳能发电、LED为灯具的照明系统的设计，经济、实用。 关键字：能源 太阳能光伏发电 LED照明 单片机AT89S51 目　录 1 第一章 绪论 1 1.1光伏发电的背景及意义 1 1.2光伏发电的国内外现状及发展 2 1.2.1国外光伏发电技术的现状与前景 2 1.2.2我国太阳能光伏发电的现状与前景 4 第二章 MPPT控制部分与DC/DC变换 4 2.1最大功率点跟踪原理 5 2.2最大功率点跟踪的算法 5 2.2.1恒压跟踪法 6 2.2.2扰动观察法 6 2.2.3电导增量法 7 2.3 DC/DC变换器 7 2.3.1降压式变换器 8 2.3.2升压式变换器 9 2.3.3升降压式变换器 10 2.3.4库克式变换器 12 第三章 主要设备的选择 12 3.1太阳能电池的设计 12 3.1.1太阳能电池原理 12 3.1.2太阳能电池分类 1 3.1.3太阳能电池的容量的计算 3 3.2蓄电池的选择 3 3.2.1蓄电池的选用 1 3.2.2蓄电池组容量的计算 1 3.3灯具的选择 1 第四章 系统硬件设计 1 4.1系统设计总体框图 1 4.2控制模块的电路设计 1 4.2.1电源电路的设计 1 4.2.2单片机最小系统及外围电路设计 1 4.2.3 DC-DC控制电路设计(充电电路) 2 4.2.4驱动电路的设计 3 4.2.5切换电路设计 3 4.2.6采样电路设计 4 4.2.7 A/D转换电路 5 4.2.8继电器驱动电路设计 6 5结论 7 参考文献 第一章 绪论 1.1光伏发电的背景及意义 全球煤炭、石油、天然气等能源的消耗不断增加，引发了一系列的环境污染和资源短缺等问题。在这个世纪以前，我们能够使用能源都局限在一次能源上，如煤、CH4和石油。这些一次能源都是经过很长时间，太阳能通过各种转换，被地球上各个角落的生物储存起来。但是人类已经在这个星球上生活在了数千年，在这数千年里，这些能源无时无刻不在被人类消耗着，而且留给我们及后代所要使用能源已经不多了。随着全球经济的不断发展、不断增加的人口数以及人们生活质量的不断改善，将来全球能源消耗数目将继续增长，地球上可用的化石能源必将会被消耗殆尽。 面对以上情况，如何让可持续发展成为现实，探索开发能够再利用的能源以及其他绿色新能源便成为了人类亟待解决的问题。从能源提供的多方面因素着眼，太阳能毫无疑义的成为理想的绿色新能源。太阳能即将成为新世纪极为重要的能源之一，已经得到世界能源专家们肯定。 通过和常规发电技术比较，太阳能发电具有①可无限使用；②不会造成危害、稳定性好，没有噪声，没有向环境排放污染，无公害；③可以安装在各个角落，而且可以安装在不影响人类生活的地方优势；④不用使用燃料以及谱架线路便可以立刻发电供电；⑤能源质量高；⑥消费者从情感上易采纳；⑦很短的建设时间，能源利用获取时间短等优势。而且，硅作为光伏电池的主要原料存储量极为丰富，并且伴着太阳电池研究技术的不断发展以及转换效率的持续改善和与它关联系统科技技术的不断成熟，产业成本费用己经呈现急剧走低的势头。据此预见，太阳能发电在全球的未来发展中势必会占据主导地位。 所以，利用光伏发电是兼开发利用可再生新能源、生态环境不断改善、人民生活条件不断提高综合性的面向新世纪人类进步的重要课题；也是兼电学技术支持多方面学科以及自动控制理论等先进技术于一体的综合性研究课题。 1.2光伏发电的国内外现状及发展 太阳能向其他形式的能转换的方式多种多样： 1.2.1国外光伏发电技术的现状与前景 目前，全球各国尤其是发达国家把光伏发电技术放在尤为重要的地位，着重制定了规划，扩大投入、全力贯彻发展。1980年后，即便处于全球经济衰退和低潮的时候，光伏发电技术产业也始终保持着以百分之十到百分之十五的逐步增加发展速度。90年代末期，光伏发电技术产业的发展更加迅速，并成为世界增长速度最快的新型该科技产业之一。1997年全球光伏电池组件的生产总量达到了2×108W，比1996年提高了百分之三十五。各国始终在采取改进工艺、不断扩大生产规模、开拓新市场等方式来减少制造成本。 近几年，全球光伏电池的生产量以平均每年近百分之四十的速度增长，2004 年全世界总产量便达到了1×109W。 鉴于太阳能光伏发电有很多优势，其研发、产业化生产技术和市场开拓已经成为目前全球各国，尤其是世界发达国家竞争的主要热点。 21世纪以来，一部分发达国家相继制定了发展涉及太阳能电池的能够反复使用的能 源 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。光伏电池的研制首先在欧洲、美洲和亚洲以大规模的形式展开。美国和日本为夺取世界光伏发电市场的首要地位，纷纷制定实施了太阳能技术的研发计划，比如，到2010年，美国计划将会总安装4.6×109 W (其中包括了百万屋顶计划)；日本计划将会总安装5×109瓦(日本新阳光计划)、德国计划累计安装2.7GW，欧盟计划累计安装3GW，澳大利亚计划累计安装0.75GW，中国、印度等发展中国家计划安装1.5~2GW[ ]。 据预测，到2020年光伏发电在全球电力产业中的所占比例将达到0.01，2050年约占1/4。由此可以断言，光伏发电具有广阔的市场和很好的发展前景。 1.2.2我国太阳能光伏发电的现状与前景 我国从1958年才开始研究太阳能电池，1972年第一次成功地在地面应用了光伏电池，1979年开始制造以单晶硅为材料的太阳能电池。我国的太阳能发电产业的发展实现了两次跳跃，首次是在20世纪80年代后期，我国正处于改革开放蓬勃发展时期，国内相继引入了多条光伏电池生产线，我国的光伏电池生产能力由起初的3个小工厂生产的几百KW提高到6个工厂生产的4.5×106W，中央政府、地方政府、国家工业部委和国家大型企业在引进的太阳电池生产设备以及生产线的投资中占了主导地位。第二次跳跃是在2000年以后，主要是受到世界大环境的影响、涉外项目/市政项目的启动和市场的带动；如：2002年由我国法改委承担实施的“光明工程”的输电到乡和随后的送电到农村工程都采用了太阳能光伏发电技术。 2006年以前，我国还存在约三万个村庄，七百万多户，三千万村民还不能用上电，百分之六十的使用电能的县还存在严重缺电的问题，由此可见，国内太阳能光伏发电市场潜力巨大。2006年国内光伏电池制造能力跨过了3×108W大关。预计在2002后的十几年中，太阳能光伏电池的市场会产生巨大的变革，2010年前中国太阳电池基本上是应用于独立光伏发电系统。预计，后十年（即到2020年），中国光伏发电市场主流将会转变为并网发电系统。 第二章 MPPT控制部分与DC/DC变换 光伏阵列输出是非线性的，而且它的输出在不同的光照强度下、环境温度下和负载情况变化时变化。根据太阳电池的工作原理，处于不同光照强度，温度等环境条件下，光伏电池的输出便随着改变，输出功率包括最大功率点也随着相应改变。在实际的应用系统中，太阳光的辐射强度和大气的透光率都是动态变化的，这就给建设太阳能发电系统带来了困难。在环境温度以及太阳光辐射强度不变的情况下，光伏电池的工作电压是变化的，然而只有输出电压是一个恰当的值时，光伏电池才可以输出最大功率，这时太阳能光伏电池的工作点即是最大功率点(Maximum Power Point)。最大功率点跟踪(MPPT)即指实时调节光伏电池的输出功率，让它一直在最大功率点附近工作的过程。考虑到光伏电池的特殊性，如何准确地设置它的工作电压、电流来找到最大功率点是非常重要的。目前，通常采用DC/DC变换实现，DC/DC变换的形式主要有升压式（Boost）、降压式（BUCK）、升降压式(BUCK-Boost)、库克式（CUK）四种。最大功率点跟踪的算法是光伏发电系统的另一个关键问题，在当前提出的众多的控制方法里，主要包括扰动观察法、恒压跟踪法、电导增量法、模糊逻辑控制法等。 2.1最大功率点跟踪原理 光伏电池的等效简化的线性电路如图2-1所示，R0上的功率可表示为： 图2-1 光伏电池简化电路图 由于U、 均是常数,因此对上式两边 求导，便可以得到： 只有当式（2-2）中的 = 时， 才会取得最大值。因此，针对光伏电池等效简化的线性电路，当负载电阻和电源内阻相等时，负载便可以获得最大功率。尽管DC/DC变换电路以及光伏电池都是非线性的，然而在短时间里，可以把它们看作是线性的。 由光伏电池的简化电路可知：当 = 时， 和 两端的电压均是电压U的一半，此时 取得最大值。由上所述可知，采取调节DC/DC变换电路的等效电阻，便可以一直使光伏电池的内阻和转化电路的等效电阻保持一致，从而实现光伏电池的最大功率点跟踪，也就是光伏电池的MPPT。与此类推，实际应用时可以采取调节负载两端的电阻值，来使负载获得最大功率。 图2-2 最大功率跟踪示意图 光伏电池最大功率点跟踪的示意图如上图2-2所示。图中直线表示负载电阻 ；虚曲线表示等功率线； 表示光伏电池的短路电流； 表示光伏电池的断路电压； 表示光伏电池的最大功率点。 由图可知，光伏电池最大功率跟踪原理为：光伏电池工作于M点时，光伏电池的输出功率要比在最大功率点处小很多。采取改变输出电压的方法，把负载电压调节到U01处，让负载的功率从M点向N点移动。因为N点与光伏电池的最大功率点处于同一点上，所以此时光伏电池获得最大功率。 2.2最大功率点跟踪的算法 最大功率点跟踪的关键问题是研究跟踪的算法，目前应用较广泛的几种为：恒①压跟踪法、②扰动观察法、③电导增量法等。 2.2.1恒压跟踪法 处于不同光照强度下的光伏电池功率-电压特性曲线如图2-3。由图可知，同一温度条件下，不同的光照强度，光伏电池的最大功率点差不多分布在某一固定垂线的两侧附近。于是我们可以认为，恒压跟踪法就是把某个特定输出电压的垂直线近似看成最大功率线，让光伏电池输出一个特定的电压，便可以找到最大功率点。显然，此方法是一种近似的最大功率点跟踪算法。 图2-3 不同光照强度下光伏电池功率-电压特性曲线 此方法具有容易实现、控制方便、可靠性以及稳定性高的优点；但是该方法没有考虑温度对太阳能电池断路电压的影响，因此控制精度差。譬如每当安装地点的温度增加1℃，不为负载供电时，硅太阳能电池的输出电压会减至原来的99.55%-99.7%。现在已研究出部分改善的恒压跟踪算法，可以通过改变电位器的值输出不同电压值，通过温度查表改变电压等等。伴着数字信号处理技术在光伏发电系统中的应用，恒压跟踪法将会逐步被取代。 2.2.2扰动观察法 扰动观察法原理图如图2-4，首先获取当前阵列输出功率P1，当在原输出电压的基础上增加或减少很小电压分量△u时，输出功率可能发生改变，测量电压改变后的输出功率P2，然后计算出P2－P1，得出功率差△P。 当△P>0时，光伏电池位于上升侧，即最大功率点左侧，需再升高电压值，使功率自左向最大功率点持续逼近，维持原方向继续扰动；当△P<0时，光伏电池位于下降段，即最大功率点尺的右侧，即改变扰动方向，降低工作电压值，自右向最大功率点靠近；若△P=0，电池位于最大工作点（或附近），此时不需要改变输出电压。 这种方法的优势在于原理简单，容易实现；不足之处是当光照强度改变很快时，容易造成误判，导致工作点更加远离最大功率点，控制无效。 图2-4 扰动观察法原理图 2.2.3电导增量法 电导增量法又被称为导纳增量法，是通过最大功率点的电压来调节光伏电池输出电压的方法。根据光伏电池的功率-电压特性曲线可知在最大功率点处存在： 又通过公式 得： 从而可得： 一旦上式存在，光伏电池的输出就会处于最大功率点。因此，根据确定电压与电流的关系，便可确定当前状态能否达到最大功率点，即： (1)若 ，位于最大功率点处，不要改变参考电压； (2)若 ，位于最大功率点的左侧，须要升高参考电压； (3)若 ，位于最大功率点的右侧，须要降低参考电压。 2.3 DC/DC变换器 DC/DC变换器，又称直流斩波器，它的工作方式是根据改变占空比来控制输出DC电压的均值。该电压的均值由可调宽度的脉冲构成，脉冲的平均值就是DC输出电压。在配置合适的LC滤波器把方波脉冲转换成无纹波DC输出，装置中的二极管为续流二极管。 根据功率开关器件的电流（电压）的波形的形式，可以把DC/DC变换划分为正弦型、方波型。正弦型是因为在稳态运行中，这种开关变换器功率开关器件中的电流（电压）波形本质上是正弦波。方波型是因为在稳态运行中，这种变换器中的开关器件的电流（电压）波形本质上是方波； DC-DC变换器的按其结构分类为： 2.3.1降压式变换器 图2-6降压式电路 图2.3.1为降压式变换器的电路模型。当IGBT开关元件V导通时，二极管VD工作于截止状态，电源E为负载供电，与此同时电感L不断的储存能量，这时u0=E，电感电流i0按照指数曲线升高；当V截止时，流过电感的电流i0经VD续流，u0约等于0，i0按指数曲线降低，为使i0连续且脉动变小，习惯方法是增大L值。当电流连续时，负载两端的电压的均值可表示成： EMBED Equation.3 ( ) α表示导通占空比，简称导通比或者占空比u0最大为E，α变小，u0跟着变小，叫做降压斩波电路，又称Buck Converter。其在PWM中是最基本、使用最方便的一种变换结构。它的优势为电路结构简单，动态性能好。不足之处在于：①输入电流的脉动将造成对输入电源的电磁干扰，因此在实际应用时常在电源与变换器之间配置一个输入滤波电容；②稳态电压比一直比1小，因此只能降低电压；③开关器件发射极没有接地，增加了驱动电路复杂程度。 2.3.2升压式变换器 升压式变换器电路原理图如图3.8所示，当IGBT开关元件V接通时，电源E作为能量源向电感L储存能量，电感L电流i1增加，二极管VD关断，电容C为负载R供电，这时u0=E。当V关断时，电感电流i1减小，放出能量，因为电感电流不可以突变，便会产生感应电动势，感应电动势左边是负极右边为正极，二极管被迫导通，并和电源一起通过二极管为负载供电，与此同时对电容C充电，这时存在u1=E－u0，根据能量守恒得： 整理得： ( ) (2-5) 因为 ，输出电压大于电源电压，因此该变换器又被称作升压斩波电路，其又被叫做Boost变换器。由于 ，因此改变它便能改变u0与导通占空比的关系： 于是，式(2-5)可整理为： 图2-7 升压式电路 SHAPE \* MERGEFORMAT 图2-8 电路连续导电模式下的稳态波形 升压变换器在蓄电池电压高并且光伏电池的输出电压低的场合应用较广。它的优势在于：①输入的电流是连续的，对电源只有较小电磁干扰；②开关器件IGBT的发射极接地，简化了驱动电路。其不足之处在于：①输出端的二极管的电流不是连续的，是脉动的，增大了输出纹波的幅度。②稳态电压比一直比1大，只可以升高电压。 2.3.3升降压式变换器 图2-9升降压式电路 升降压式变换电路电路图如图2.3.3所示，分析电路我们可以分析得到其基本原理为：当开关元件V接通时，电源E可以为电感L供电，使之储存能量，这个时候电路电流为i1，电感L两端的电压为 ；当V关断时，电源E不再为电路供电，但是此时电感L中储存的能量向负载R释放。若电容器C的值可以认为很大，可以一个固定的电压输出。等到电路工作于稳态后，则在0-T时间内电感L两端电压uL对t的积分为0，即 。 当IGBT元件V导通时， ；而当它关断时， ，可得： 因此，输出电压可表示为： ( ) Buck-Boost变换器兼备了BUCK、Boost变换器的一些特点，不但可升高电压还可以降低电压，它的特点是：①电路结构简单；②电压变比可以从0变化到∞，即不仅可以升高电压还可以降低电压。不足之处主要为：①输入、输出电流均有脉动，使得对输入电源存在电磁干扰，并且输出纹波较大。因此，工程上经常配置输入、输出滤波网络；②开关元件V的发射极没有接地，增加了驱动电路的复杂程度。 2.3.4库克式变换器 库克变换器是由美国California Institute of Technology的斯洛博丹库克提出来的，该电路的拓扑结构如下图2.3.4所示。库克变换器电路去除了降压式、升压式和升降压式变换器的缺点，同时又兼备了上述几种变换器的优点。其电路的优点为：输入、输出均 无脉动，基本上是平滑的，只是在DC成份基础上增加一个较小的开关纹波；而且，电压变比可在0至无穷大之间改变；变换器开关元件IGBT的发射极接地，驱动电路构成简易。总而言之，库克变换器的最大特征就在于它使用最少的元器件达到了最佳的稳态性能，因此，又被称为最佳拓扑变换器[ ]。 图2-10库克式电路 第三章 主要设备的选择 3.1太阳能电池的设计 太阳能电池是光伏发电系统的出发点。由单个单晶片形成的太阳能电池为单体，由若干太阳能电池单体组合而成的结构为太阳能模块，而由若干太阳能模块组合的大型装置被命名成太阳能电池阵列。太阳能电池阵列皆有共同的输出端，可直接为负荷供电。 3.1.1太阳能电池原理 太阳能电池是通过光电转换原理把太阳辐射的光经半导体器件转换成电能的装置，光-电转换过程通常被称为“光生伏打效应”，因此它又被称为“光伏电池”。 太阳能电池的基本原理为：当太阳光辐射在由两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P－N结上时，处于特定环境时，太阳能辐射的能量被半导体材料吸收，内部产生静电场。如果从内部静电场的两端引出电极，然后带动恰当的负载，便会产生电压、电流。 单个太阳能电池即一个薄片半导体P-N结。标准光照环境下，其额定输出电压一般在为4.8×10-1V左右。若想获得更高的输出电压和更大的容量，通常将若干太阳能电池连到一起。 光伏电池在不同时间、不同区域、不同安装条件下的输出功率有所差异，即使是同一块光伏电池，输出功率也是随机的。 当今，光伏电池的光-电转换效率通常超过百分之十几，在某些发达国家，其光电转换效率已经能达到24.7%上下。 3.1.2太阳能电池分类 太阳能电池的生产方法各不相同，通常以按材料分类最为常见，如图3-1所示 图3-1太阳能电池按材料分类示意图 从光伏电池的发展历程看，原始的光伏电池是以硅二极管为基础实现光-电转换的原理生产制造出来的。因此有史以来，光伏电池的制造都是采用二极管或是晶体管硅片进行的。 当前，广泛应用的光伏电池仍以硅材料的光伏电池为主，主要包括单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池等。 下面简单介绍一下上述三种电池的特点： （1）单晶硅电池：与其他两类相比，该类电池光电转换效率最高，通常为20%左右。不仅如此，它的生产技术也最为先进，然而由于生产单晶硅的成本消费太高，生产工艺繁琐，引起单晶硅生产成本价格始终很高，一直阻碍着单晶硅太阳能电池的发展，目前，正在逐步的被多晶硅薄膜光伏电池以及非晶硅薄膜光伏电池等替代。 现在，单晶硅光伏电池广泛应用于交通信号和道路照明指示等室外照明中，其光-电转换效率一般在11%～24%，并且使用寿命长。 （2）多晶硅电池：多晶硅薄膜光伏电池生产时所消耗的硅相比单晶硅要少很多，没有效率衰退等问题，不仅如此，其制造在廉价衬底材料上以成为可能。相比单晶硅电池而言，多晶硅薄膜光伏电池的生产成本要小很多，光-电转换效率近1/5，比非晶硅薄膜电池要高。据权威人士预测，多晶硅薄膜电池必将成为光伏电池的发展方向。多晶硅电池也必将广泛地应用于室外照明中。 （3）非晶硅电池：非晶硅薄膜光伏电池制造方便，原材料及生产价格较低，适于扩大规模生产，广泛倍受人们的青睐并实现飞速发展，光-电转换率通常会超过百分之十四点五，不足之处在于其稳定性不是很好。如何实现提高转换率以及改善稳定性成为非晶硅薄膜光伏电池的重要课题。现如今，非晶硅电池基本上广泛应用于低功率电力系统。 综合设计与太阳能电池的技术参数，本设计采用非晶硅电池。 3.1.3太阳能电池的容量的计算 太阳能电池功率一般要是负载功率的4倍以上，系统才能正常工作。为了满足系统的设计合理恰当，太阳能电池必须以一定的串、并联方式连接起来。所以如何确定其连接方式非常重要。 （1）确定太阳能方阵串联数的方法 把太阳能电池组件以若干数目串接在一起，就能满足所需工作电压的要求。太阳能电池组件的串联数必须适当，太阳能电池方阵方才可以对蓄电池充电。要是串联的太阳能电池过少，串联电压比蓄电池浮充电压低，组件就无法给蓄电池充电。即使串联组件的电压输出远远超过浮充电压，充电电流也无法再有显著的升高。所以，仅当光伏电池组件的串接电压正好适合作浮充电压，才可以使蓄电池处于最佳充电状态[ ]。 计算方法如下： 参数介绍如下：UR代表方阵的最小输出电压；UDC代表方阵的最佳工作电压；Uf代表储能设备（蓄电池）浮充电压；UD代表通过二极管的电压降，通常选用7/10V；UC代表另外要素造成的电压降。 蓄电池参数的选择会影响蓄电池的浮充电压，其浮充电压满足在最低温度下选择的蓄电池单体的最大工作电压与电池数的乘积。 （2）确定太阳能方阵并联数大的方法 在确定太阳能方阵并联数以前，需要计算出若干相关量为准备工作。 ①把太阳能电池组件安装区域的每日总辐射量Ht，则标准状态光强下的平均日辐射时数H可表示为（日辐射量参见表3-1-3）： 2.778×10-4表示将日辐射量换算成标准光强（1000W/m2）下的平均日辐射时数系数。 表3-1 我国部分地区的辐射参数表 地区 纬度Φ 日辐射量Ht 最佳倾角Φop 斜面日辐射量 修正系数Kop 哈尔滨市 45.681 12703.1 Φ＋3.1 15838.1 1.14001 长春市 43.901 13572.1 Φ＋1.1 17127.1 1.15481 沈阳市 41.771 13793.1 Φ＋1.1 16563.1 1.06711 北京市 39.801 15261.1 Φ＋4.1 18035.1 1.09761 天津市 39.101 14356.1 Φ＋5.1 16722.1 1.06921 呼和浩特市 40.781 16574.1 Φ＋3.1 20075.1 1.14681 太原市 37.781 15061.1 Φ＋5.1 17394.1 1.10051 乌鲁木齐市 43.781 14464.1 Φ＋12.1 16594.1 1.00921 西宁市 36.751 16777.1 Φ＋1.1 19617.1 1.13601 兰州市 36.051 14966.1 Φ＋8.1 15842.1 0.94891 银川市 38.481 16553.1 Φ＋2.1 19615.1 1.15591 西安市 34.301 12781.1 Φ＋14.1 12952.1 0.92751 上海市 31.171 12760.1 Φ＋3.1 13691.1 0.99001 南京市 32.001 13099.1 Φ＋5.1 14207.1 1.02491 合肥市 31.851 12525.1 Φ＋9.1 13299.1 0.99881 杭州市 30.231 11668.1 Φ＋3.1 12372.1 0.93621 南昌市 28.671 13094.1 Φ＋2.1 13714.1 0.86401 福州市 26.081 12001.1 Φ＋4.1 12451.1 0.89781 济南市 36.681 14043.1 Φ＋6.1 15994.1 1.06301 郑州市 34.721 13332.1 Φ＋7.1 14558.1 1.04761 武汉市 30.631 13201.1 Φ＋7.1 13707.1 0.90361 长沙市 28.201 11377.1 Φ＋6.1 11589.1 0.80281 广州市 23.131 12110.1 Φ－7.1 12702.1 0.88501 海口市 20.031 13835.1 Φ＋12.1 13510.1 0.87611 南宁市 22.821 12515.1 Φ＋5.1 12734.1 0.82311 成都市 30.671 10392.1 Φ＋2.1 10304.1 0.75531 贵阳市 26.581 10327.1 Φ＋8.1 10235.1 0.81351 ②太阳能电池方阵日发电量QP 其中，IOC是太阳能电池方阵最佳工作电流；KOP代表斜面修正系数（参考表3-1）；CZ是修正系数，通常取用0.8[13]. ③最长连续阴雨天之间的最短间隔天数 本设计的特殊之处就在于此，是因为设计时将此段时间内损耗的蓄电池量补充考虑进来，蓄电池容量补充计算方法如下 太阳能电池组件并在一起的选择可按下式计算： 根据太阳能电池方阵的串并联数，便能够计算出所选取的组件的功率[13] 其中，P0代表光伏电池方阵的额定功率。 以天津为例， 本系统设计太阳能电池功率计算过程如下： 串联数 并联数 根据计算结果该地区太阳能电池方阵功率为570W。 3.2蓄电池的选择 蓄电池作为光伏发电系统的储能设备，光伏电池将转换成的电能先通过化学能的形式储存在其中，当带负载为其供电时，它会把化学能转换成电能为负载供电。蓄电池的最大优势是能够重复利用，既经济又实用，不仅如此，蓄电池还具有输出电压稳定、可靠性很高、携带方便等优点，在各个部门、场所得到了广泛应用。蓄电池的特征直接影响太阳能发电系统的工作效率、可靠性和成本。 只有装备蓄电池的太阳能光伏发电照明系统才能正常工作，主要原因为： （1）太阳能电池转换的电能无法直接满足夜晚的照明要求，而且还要应对当地连续几个阴天等特殊条件下的照明需要。因此，必须将太阳能电池转换的电能储存起来才能在夜晚为负载供电。 （2）由于太阳能电池组件输出功率是随机的，为了给灯具等负荷正常供电，必须配备蓄电池。 和太阳能电池方阵组合的蓄电池一般工作在浮充下，蓄电池的端电压随着光伏组件的光电转换效率以及负载用电量的变化而变化。因此要求蓄电池储存的电能远远大于用电负载所需的电能。不同环境下的蓄电池提供的电能各不相同。为了匹配太阳电池，一般对蓄电池有特殊要求，如其工作寿命长、维护要简单等等。 3.2.1蓄电池的选用 可以与光伏电池组件匹配使用的蓄电池有很多种类，但现在尤其以有铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池、和碱性镍蓄电池三种应用最为广泛。由于铅酸免维护蓄电池可以不用维护并且基本上不会对环境造成污染的特点，越来越多的性能可靠的太阳能发电系统，尤其是无人管理的工作站采用它。也正因为如此，目前其在国内得到广泛使用。然而由于普通铅酸蓄电池需要很好的管理，而且容易对环境造成严重污染，因此，其在要求维护能力低和一般环境下才会得到使用。虽然碱性镍蓄电池具有良好的低温、过冲、过放特性，但因为其过高的价格，仅在一些特殊环境下使用。 综合以上各蓄电池的优缺点及适用范围，本设计选用铅酸免维护蓄电池作为系统的储能元件。 3.2.2蓄电池组容量的计算 是否能连续供电，蓄电池的储能作用极为关键。在不同的时间内，光伏方阵发电量有很大差别，方阵的发电量不能满足用电需要的时候，蓄电池释放电能以便及时补足；在用电量的时候不足时，需用蓄电池把多余的电能储存起来以备使用，所以要确定蓄电池容量需要参考方阵的发电量不足和过剩值。同样，特殊环境下（如连续的阴雨天间的负载用电量）也需要用蓄电池供电。因此，确定蓄电池容量时还要考虑到此时的蓄电池耗电量。 故可以确定蓄电池的计算容量为 式中：K代表安全系数，一般取值为1.10~1.40；QL表示负载每天的平均耗电量，也就是工作电流与每天工作小时数的乘积；NL代表最长连续阴雨天数；To表示温度修正系数，通常情况下0oC以上时取1.0，-10oC以上时取1.10，-10oC以下时用1.20，Cc代表蓄电池的放电深度，通常铅酸蓄电池取7.5×10-1，而碱性镍镉蓄电池一般取值为8.5×10-1. 本设计中蓄电池确定计算过程如下： 根据计算结果该地区蓄电池容量为1200Ah。 3.3灯具的选择 一般的，灯具的实际效率可以用光源光效（lm/W）与电源效率（%）与、光照效率（%）、灯具效率（%）的乘积表示。 下表为LED光源与普通日光灯的比较 表3-3 LED光源与普通日光灯的比较 光源 类型 光源光效 （lm/W） 电源效率 （%） 光照效率 （%） 灯具效率 （%） 实际效率 普通日光灯 80.1 65.1% 50.1% 60.1% 16.1 LED灯具 90.1 90.1% 90.1% 85.1% 55.1 可见，LED灯具的实际效率是普通日光灯3倍以上。因此，用15W的LED灯具完全可以代替现有的36W的T8电感式镇流器的普通日光灯管。故本设计采用15W的LED灯具作为照明灯具。 第四章 系统硬件设计 4.1系统设计总体框图 图4-1 系统设计总体框图 4.2控制模块的电路设计 4.2.1电源电路的设计 由于单片机AT89S51、AD转换器ADC0809需要+5电压供电，本设计电源电路采用LM7805集成稳压器作为稳压器件，220V电源整流滤波后送入LM7805稳压，在输出端接一个470μF和0.33μF电容作进一步滤除纹波，便可以获得5V电压，而且电路结构简单。电源电路原理图如图4.2.1所示。 图4-2 电源电路 4.2.2单片机最小系统及外围电路设计 单片机最小系统一般由单片机、晶振电路、复位电路以及外围电路构成。 时钟电路的设计：单片机为一种时序电路，只有在配置时钟信号后，方可以正常起到控制作用。单片机的18脚（X2）、19脚（X1）分别代表单片机内反向放大器两个端口即输出端和输入端，如果要组成单片机所需的时钟电路，必须在单片机18脚（X2）和19脚（X1）之间连接一个特定值的晶振，然后附带2个30PF的瓷片电容。尤其要注意的是，使用外部时钟时，19脚（X1）与大地相连，18脚（XTAL2）引到外部时钟信号上。 复位电路的设计：在单片机启动或者正在工作时会由于干扰而使程序控制失控，或工作中程序在某个死循环时均要采取复位。51系列的单片机若需要复位，必须由外部电路完成，单片机的9管脚Reset为复位信号输入端，信号从Reset引脚输入，高电平有效，只要保持Reset引脚处于高电平的时间是2个机器周期，其就可以正常复位。 图4-3 单片机最小系统及外围电路 4.2.3 DC-DC控制电路设计(充电电路) 本设计DC-DC变换器选用开关电源中的BUCK电路，它主要完成两方面的功能，一方面要实现最大功率点跟踪，一方面又要实现充电控制。电路设计主要是功率开关管u和输出滤波电感L的选择。BUCK电路如图4-4所示。 图4-4 BUCK电路 ①功率开关管的选择 目前，对于功率不是很大的DC-DC变换器在选择开关管时，通常首选的是MOSFET管与IGBT模块；而大功率变换器在选择开关管时，考虑到MOSFET的功率、电压等级等方面的不足的情况下，通常采用IGBT模块；但是对于功率不是很大的DC-DC变换器，首选的还是MOSFET。故本系统选用MOSFET作为开关器件。 器件是否能够安全可靠的起到作用，选择MOSFET的电压、电流额定值是至关重要的。一般的时候，在选取MOSFET的额定值时，都会比实际值稍大一些，以便保证系统的可靠性。 本设计的输入电压在56-90V之间，所以可选择额定电压在2.1×90=182V以上的MOSFET。 通常情况下，BUCK变换器的效率根据取值为η=80%，则计算流过电感的电流 若此时电感上的纹波电流设定在 则功率开关管所要承受的电流峰值计算如下 EMBED Equation.3 因此，系统设计选用IRF840：额定电压500V，额定电流8A，通态电阻0.850Ω. ②输出滤波电路的设计 在BUCK转换电路中，如何选择好一个电感元件是很重要的，若是取值过大，平波效果较好，输出电流纹波小，但系统的动态响应较慢，同时增大电感体积，增加成本；若是取值过小，虽然系统动态响应较快，但是流过电感的电流不连续，输出电流的纹波很大。所以，必须选择一个合适的电感。 由图不难看出，通过电感的电流等于直流电流IL0与锯齿波电流△IL之和。△IL一般是等于负载电流的0.05-0.1倍的纹波电流。考虑到BUCK转换器的特征，若电感恰好在临界工作，则需满足如下关系 图4-5 电感电流波形 临界电感就是此时电路的电感值，其值为 式中，LC为临界电感量；UO为输出电压；fs为开关工作频率；P0为变换器输出功率；D为开关管占空比。 由于本系统的功率是300W，为小功率范畴，经过BUCK电路后输出的功率变为 占空比为 于是可得临界电感值 若要满足连续工作的要求，条件为 所以应该让该状态下的电感值高于临界状态下的值，即 。若还要同时满足能正常在连续状态下工作，一般取 ，于是便可选取电感值为 . 4.2.4驱动电路的设计 就是我们常说的MOSFET是NMOS和PMOS。该系统使用了N沟道的MOS管。该器件需要驱动电路才能正常作用，本设计采用HCNW-3120芯片实现驱动功能。由单片机控制PWM的输出情况，通过该电路的放大功能，使NMOS正常工作。 图4-6 MOSFET驱动电路 4.2.5切换电路设计 由于太阳能电池只能在白天进行发电，无法满足在夜间为负载（LED灯具）供电，或是不能够在一些恶劣环境条件下作为供电源头。为了确保供电的连续性，因此就需要设计备用电路，通过单片机的控制，控制切换电路自动实现供电电源的转换。本设计转换电路原理图如图4-7 图4-7 切换电路 4.2.6采样电路设计 由于AD转换器测量最大设定范围为5 V，因此要把蓄电池电压成比例的缩小在5V内，才能利用AD转换功能进行转换，然后再接入单片机，该系统电压采样电路由50K、10K的精密电阻构成，电路图如图4-8所示。 图4-8 采样电路 4.2.7 A/D转换电路 AT89S51单片机不能直接接收模拟信号，内部也没有AD转换模块，因此，采集获取的电压需要通过A/D转换方可送入单片机。本系统设计采用了8位串行A/D转换芯片ADC0809。将采样得到的信号从26管脚IN0(管脚A、B、C均置为低电平)输入，从而单片机可以判断电压的具体情况。 ADC0809应用说明 （1）ADC0809内部内置输出锁存器，能和AT89S51单片机直接连接。 （2）初始化时，将ST和OE端口信号设置为低电平。 （3）A，B，C端口的设置情况决定转换的哪一通道的地址。 （4）在ST 端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。 （5）转换完毕与否取决于EOC的信号情况。 （6）当EOC转换成高电平时，这时将OE设置成相同电平，转换的数据就会给单片机。 AD转换电路由AD 转换器AD0809，频率发生器SUN7474构成。 AD0809 的工作频率范围为10KHZ-1280KHZ，AT89S51的输出频率大小为2MHZ，无法满足为AD0809 的提供工作时钟的要求。本设计设计了由AT89S1和SUN7474连接为AD0809 提供工作时钟。在频率为500KHZ 的时候，AD转换器的转换速度为0.128ms。 图4-9 频率发生器SUN7474电路 AD0809采用脉冲启动方式启动，启动端口START开启后转换器转换才开始，端口EOC的信号在START的下降沿0.01ms后变为低电平。这就需要查询程序等EOC变为低电平后再开始查询，转换成功后，EOC 输出高电平，等到OE为高电平便将转换数据输出。程序设计时可通过改变EOC信号来决定单片机是否读入已转换的数据，抑或是在开启AD0809 后，设定适当的延时，单片机方可读入被AD转换的数据。 图4-10 ADC0809转换电路 4.2.8继电器驱动电路设计 单片机的IO口输出电流很小4到20mA，所以要用三极管放大来驱动继电器。二极管的作用是防止三极管由导通变为截止时，继电器产生感应电动势导致三极管e-b击穿。 图4-11 继电器驱动电路 5结论 据可靠人士透露，未来光伏发电必将取代一些能源，估计到2030年，可再生能源在能源总体体系中未来会占到百分之三十以上，而在世界电力总量供应中光伏发电的占比也将会超过百分之十；到二十一世纪四十年代，在能源总利用中的可再生能源的比例会在1/2以上，光伏发电未来会占电力总量的百分之二十以上；到新世纪末，在能源体系中可再生能源的比例会在4/5以上，光伏发电未来会超过发电总量的3/5。从种种数字可以看出，光伏发电市场的发展前景以及它在能源领域重要的战略地位[ ]。 按照规划要求，到二十一世纪二十年代，中国会全力争取使光伏发电总量达到180万千瓦，到二十世纪中叶增至6万万千瓦。预计，到二十世纪中叶，可再生能源装机容量将占国内总量的1/4，其中太阳能发电装机未来会达到0.05。未来10几年，中国太阳能电力总装机量的总体增长率未来会超过1/4。 参考文献 [1] 张耀明.《人类理想能源太阳能发电》[J].北京：中国建设动态：阳光能源，2003. [2] 黄亚平.《太阳能光伏发电研究现状与发展前景探讨》[M]. 北京：人民邮电出版社，2007. [3] 王秀玲.《太阳能与市电互补的LED照明控制系统研究》[D].北京：电子工业出版社，2009. [4] 牛丹凤.《光伏并网发电系统的最大功率跟踪研究》[D].新疆：电子工业出版社，2007 [5] 马洪莉.《户用独立光伏发电系统控制电路的设计与研究》[D].山东：北京电子工业出版社，2010. [6] 刘伟.《独立光伏系统中超级电容储能的研究》[D].北京：北京航空航天大学出版社，2010. [7] 闵江威.《光伏发电系统的最大功率点跟踪控制技术研究》[D].北京：人民邮电出版社2006. [8] 沈培宏.《白光LED技术及进展》[J]. 北京：科学出版社， 2005年2期 [9] 冯垛生.《太阳能发电原理与应用》.北京：人民邮电出版社，2007.7. [10] 郭曼.《爱护地球从绿色光源开始—记国家半导体照明工程研发及产业联盟》[J].北京：2011年7期。 [11] 任柱.《基才AVR单片机的光伏系统充电器的设计》[J]. 北京：人民邮电出版社，2008. [12] 冯垛生、张淼、赵慧、林珊. 《太阳能发电技术与应用》.北京：人民邮电出版社，2009.9. [13] 黄继昌.《电子元器件应用手册》 [M]，北京人民邮电出版社。 [14] 刘文涛.《单片机语言C51典型应用设计》[M]，人民邮电出版社。 [15] 迟荣强.《单片机原理及接口技术》[M]，高等教育出版社。 [16] 姚金生、刘小利:《元器件》[M]，北京电子工业出版社。 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 指导教师评阅书 指导教师评价： 一、撰写（设计）过程 1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科学性；技术线路的可行性； 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 的合理性 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 指导教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 评阅教师评阅书 评阅教师评价： 一、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 评阅教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 教研室（或答辩小组）及教学系意见 教研室（或答辩小组）评价： 一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 教研室主任（或答辩小组组长）： （签名） 年 月 日 教学系意见： 系主任： （签名） 年 月 日 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。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注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者（本人签名）： 年 月 日 学位论文出版授权书 本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程”)，愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。 论文密级： □公开 □保密（___年__月至__年__月）(保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 作者签名：_______ 导师签名：_______ _______年_____月_____日 _______年_____月_____日 独 创 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。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。 本声明的法律后果由本人承担。   作者签名: 二〇一〇年九月二十日   毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定）   作者签名: 二〇一〇年九月二十日 致 谢 时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。 首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。 首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。 其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。 另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。 最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。 四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。 回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。 学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。 在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。 最后，我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。 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 独 创 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。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。 本声明的法律后果由本人承担。   作者签名: 年 月 日   毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解**学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定）   作者签名: 年 月 日 基本要求：写毕业论文主要目的是培养学生综合运用所学知识和技能，理论联系实际，独立分析，解决实际问题的能力，使学生得到从事本专业工作和进行相关的基本训练。毕业论文应反映出作者能够准确地掌握所学的专业基础知识，基本学会综合运用所学知识进行科学研究的方法，对所研究的题目有一定的心得体会，论文题目的范围不宜过宽，一般选择本学科某一重要问题的一个侧面。 毕业论文的基本教学要求是： 1、培养学生综合运用、巩固与扩展所学的基础理论和专业知识，培养学生独立分析、解决实际问题能力、培养学生处理数据和信息的能力。2、培养学生正确的理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度。3、培养学生进行社会调查研究；文献资料收集、阅读和整理、使用；提出论点、综合论证、总结写作等基本技能。 毕业论文是毕业生总结性的独立作业，是学生运用在校学习的基本知识和基础理论，去分析、解决一两个实际问题的实践锻炼过程，也是学生在校学习期间学习成果的综合性总结，是整个教学活动中不可缺少的重要环节。撰写毕业论文对于培养学生初步的科学研究能力，提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。 毕业论文在进行编写的过程中，需要经过开题报告、论文编写、论文上交评定、论文答辩以及论文评分五个过程，其中开题报告是论文进行的最重要的一个过程，也是论文能否进行的一个重要指标。 撰写意义：1.撰写毕业论文是检验学生在校学习成果的重要措施，也是提高教学质量的重要环节。大学生在毕业前都必须完成毕业论文的撰写任务。申请学位必须提交相应的学位论文，经答辩通过后，方可取得学位。可以这么说，毕业论文是结束大学学习生活走向社会的一个中介和桥梁。毕业论文是大学生才华的第一次显露，是向祖国和人民所交的一份有份量的答卷，是投身社会主义现代化建设事业的报到书。一篇毕业论文虽然不能全面地反映出一个人的才华，也不一定能对社会直接带来巨大的效益，对专业产生开拓性的影响。但是，实践证明，撰写毕业论文是提高教学质量的重要环节，是保证出好人才的重要措施。 2.通过撰写毕业论文，提高写作水平是干部队伍“四化”建设的需要。党中央要求，为了适应现代化建设的需要，领导班子成员应当逐步实现“革命化、年轻化、知识化、专业化”。这个“四化”的要求，也包含了对干部写作能力和写作水平的要求。 3.提高大学生的写作水平是社会主义物质文明和精神文明建设的需要。在新的历史时期，无论是提高全族的科学文化水平，掌握现代科技知识和科学管理方法，还是培养社会主义新人，都要求我们的干部具有较高的写作能力。在经济建设中，作为领导人员和机关的办事人员，要写指示、 通知 关于发布提成方案的通知关于xx通知关于成立公司筹建组的通知关于红头文件的使用公开通知关于计发全勤奖的通知 、总结、 调查报告 行政管理关于调查报告关于XX公司的财务调查报告关于学校食堂的调查报告关于大米市场调查报告关于水资源调查报告 等应用文；要写说明书、广告、解说词等说明文；还要写科学论文、经济评论等议论文。在当今信息社会中，信息对于加快经济发展速度，取得良好的经济效益发挥着愈来愈大的作用。写作是以语言文字为信号，是传达信息的方式。信息的来源、信息的收集、信息的储存、整理、传播等等都离不开写作。 论文种类：毕业论文是学术论文的一种形式，为了进一步探讨和掌握毕业论文的写作规律和特点，需要对毕业论文进行分类。由于毕业论文本身的内容和性质不同，研究领域、对象、方法、表现方式不同，因此，毕业论文就有不同的分类方法。 按内容性质和研究方法的不同可以把毕业论文分为理论性论文、实验性论文、描述性论文和设计性论文。后三种论文主要是理工科大学生可以选择的论文形式，这里不作介绍。文科大学生一般写的是理论性论文。理论性论文具体又可分成两种：一种是以纯粹的抽象理论为研究对象，研究方法是严密的理论推导和数学运算，有的也涉及实验与观测，用以验证论点的正确性。另一种是以对客观事物和现象的调查、考察所得观测资料以及有关文献资料数据为研究对象，研究方法是对有关资料进行分析、综合、概括、抽象，通过归纳、演绎、类比，提出某种新的理论和新的见解。 按议论的性质不同可以把毕业论文分为立论文和驳论文。立论性的毕业论文是指从正面阐述论证自己的观点和主张。一篇论文侧重于以立论为主，就属于立论性论文。立论文要求论点鲜明，论据充分，论证严密，以理和事实服人。驳论性毕业论文是指通过反驳别人的论点来树立自己的论点和主张。如果毕业论文侧重于以驳论为主，批驳某些错误的观点、见解、理论，就属于驳论性毕业论文。驳论文除按立论文对论点、论据、论证的要求以外，还要求针锋相对，据理力争。 按研究问题的大小不同可以把毕业论文分为宏观论文和微观论文。凡届国家全局性、带有普遍性并对局部工作有一定指导意义的论文，称为宏观论文。它研究的面比较宽广，具有较大范围的影响。反之，研究局部性、具体问题的论文，是微观论文。它对具体工作有指导意义，影响的面窄一些。 另外还有一种综合型的分类方法，即把毕业论文分为专题型、论辩型、综述型和综合型四大类： 1．专题型论文。这是分析前人研究成果的基础上，以直接论述的形式发表见解，从正面提出某学科中某一学术问题的一种论文。如本书第十二章例文中的《浅析领导者突出工作重点的方法与艺术》一文，从正面论述了突出重点的工作方法的意义、方法和原则，它表明了作者对突出工作重点方法的肯定和理解。2．论辩型论文。这是针对他人在某学科中某一学术问题的见解，凭借充分的论据，着重揭露其不足或错误之处，通过论辩形式来发表见解的一种论文。3．综述型论文。这是在归纳、总结前人或今人对某学科中某一学术问题已有研究成果的基础上，加以介绍或评论，从而发表自己见解的一种论文。4．综合型论文。这是一种将综述型和论辩型两种形式有机结合起来写成的一种论文。如《关于中国民族关系史上的几个问题》一文既介绍了研究民族关系史的现状，又提出了几个值得研究的问题。因此，它是一篇综合型的论文。 写作步骤：毕业论文是高等教育自学考试本科专业应考者完成本科阶段学业的最后一个环节，它是应考者的 总结 性独立作业，目的在于总结学习专业的成果，培养综合运用所学知识解决实际 问题 的能力。从文体而言，它也是对某一专业领域的现实问题或 理论 问题进行 科学 研究 探索的具有一定意义的论说文。完成毕业论文的撰写可以分两个步骤，即选择课题和研究课题。 首先是选择课题。选题是论文撰写成败的关键。因为，选题是毕业论文撰写的第一步，它实际上就是确定“写什么”的问题，亦即确定科学研究的方向。如果“写什么”不明确，“怎么写”就无从谈起。 教育部自学考试办公室有关对毕业论文选题的途径和要求是“为鼓励理论与工作实践结合，应考者可结合本单位或本人从事的工作提出论文题目，报主考学校审查同意后确立。也可由主考学校公布论文题目，由应考者选择。毕业论文的总体要求应与普通全日制高等学校相一致，做到通过论文写作和答辩考核，检验应考者综合运用专业知识的能力”。但不管考生是自己任意选择课题，还是在主考院校公布的指定课题中选择课题，都要坚持选择有科学价值和现实意义的、切实可行的课题。选好课题是毕业论文成功的一半。 第一、要坚持选择有科学价值和现实意义的课题。科学研究的目的是为了更好地认识世界、改造世界，以推动社会的不断进步和发展 。因此，毕业论文的选题，必须紧密结合社会主义物质文明和精神文明建设的需要，以促进科学事业发展和解决现实存在问题作为出发点和落脚点。选题要符合科学研究的正确方向，要具有新颖性，有创新、有理论价值和现实的指导意义或推动作用，一项毫无意义的研究，即使花很大的精力，表达再完善，也将没有丝毫价值。具体地说，考生可从以下三个方面来选题。首先，要从现实的弊端中选题，学习了专业知识，不能仅停留在书本上和理论上，还要下一番功夫，理论联系实际，用已掌握的专业知识，去寻找和解决工作实践中急待解决的问题。其次，要从寻找科学研究的空白处和边缘领域中选题，科学研究。还有许多没有被开垦的处女地，还有许多缺陷和空白，这些都需要填补。应考者应有独特的眼光和超前的意识去思索，去发现，去研究。最后，要从寻找前人研究的不足处和错误处选题，在前人已提出来的研究课题中，许多虽已有初步的研究成果，但随着社会的不断发展，还有待于丰富、完整和发展，这种补充性或纠正性的研究课题，也是有科学价值和现实指导意义的。 第二、要根据自己的能力选择切实可行的课题。毕业论文的写作是一种创造性劳动，不但要有考生个人的见解和主张，同时还需要具备一定的客观条件。由于考生个人的主观、客观条件都是各不相同的，因此在选题时，还应结合自己的特长、兴趣及所具备的客观条件来选题。具体地说，考生可从以下三个方面来综合考虑。首先，要有充足的资料来源。“巧妇难为无米之炊”，在缺少资料的情况下，是很难写出高质量的论文的。选择一个具有丰富资料来源的课题，对课题深入研究与开展很有帮助。其次，要有浓厚的研究兴趣，选择自己感兴趣的课题，可以激发自己研究的热情，调动自己的主动性和积极性，能够以专心、细心、恒心和耐心的积极心态去完成。最后，要能结合发挥自己的业务专长，每个考生无论能力水平高低，工作岗位如何，都有自己的业务专长，选择那些能结合自己工作、发挥自己业务专长的课题，对顺利完成课题的研究大有益处。 致 谢 这次论文的完成，不止是我自己的努力，同时也有老师的指导，同学的帮助，以及那些无私奉献的前辈，正所谓你知道的越多的时候你才发现你知道的越少，通过这次论文，我想我成长了很多，不只是磨练了我的知识厚度，也使我更加确定了我今后的目标：为今后的计算机事业奋斗。在此我要感谢我的指导老师——***老师，感谢您的指导，才让我有了今天这篇论文，您不仅是我的论文导师，也是我人生的导师，谢谢您！我还要感谢我的同学，四年的相处，虽然我未必记得住每分每秒，但是我记得每一个有你们的精彩瞬间，我相信通过大学的历练，我们都已经长大，变成一个有担当，有能力的新时代青年，感谢你们的陪伴，感谢有你们，这篇论文也有你们的功劳，我想毕业不是我们的相处的结束，它是我们更好相处的开头，祝福你们！我也要感谢父母，这是他们给我的，所有的一切；感谢母校，尽管您不以我为荣，但我一直会以我是一名农大人为荣。 通过这次毕业设计，我学习了很多新知识，也对很多以前的东西有了更深的记忆与理解。漫漫求学路，过程很快乐。我要感谢信息与管理科学学院的老师，我从他们那里学到了许多珍贵的知识和做人处事的道理，以及科学严谨的学术态度，令我受益良多。同时还要感谢学院给了我一个可以认真学习，天天向上的学习环境和机会。 即将结束*大学习生活，我感谢****大学提供了一次在**大接受教育的机会，感谢院校老师的无私教导。感谢各位老师审阅我的论文。 V关断 VD导通 V导通 VD关断 � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� t t � EMBED Equation.3 ���i V T _1234567921.unknown _1234567940.unknown _1234567956.unknown _1234567964.unknown _1234567968.unknown _1234567970.unknown _1234567972.unknown _1234567974.unknown _1234567975.unknown _1234567973.unknown _1234567971.unknown _1234567969.unknown _1234567966.unknown _1234567967.unknown _1234567965.unknown _1234567960.vsd 光伏电池 DC/DC MPPT AT89S51 充放电控制电路 LED灯 蓄电池 采样电路 切换电路 市电供电电路 _1234567962.unknown _1234567963.unknown _1234567961.unknown _1234567958.unknown _1234567959.unknown _1234567957.unknown _1234567948.unknown _1234567952.unknown _1234567954.unknown _1234567955.unknown _1234567953.unknown _1234567950.unknown _1234567951.unknown _1234567949.unknown _1234567944.unknown _1234567946.unknown _1234567947.unknown _1234567945.unknown _1234567942.unknown _1234567943.unknown _1234567941.unknown _1234567932.unknown _1234567936.unknown _1234567938.vsd 太阳能电池 硅 化合物 晶体 非晶体 硒铟铜、碲化镉 砷化镓、磷化铟 单晶 多晶 薄膜式晶体 _1234567939.unknown _1234567937.unknown _1234567934.unknown _1234567935.unknown _1234567933.unknown _1234567925.unknown _1234567930.unknown _1234567931.unknown _1234567927.unknown _1234567929.unknown _1234567928.unknown _1234567926.unknown _1234567923.unknown _1234567924.unknown _1234567922.unknown _1234567905.unknown _1234567913.unknown _1234567917.unknown _1234567919.unknown _1234567920.unknown _1234567918.unknown _1234567915.unknown _1234567916.unknown _1234567914.vsd DC-DC变换器 降压式变换器（BUCK电路） 升压式变换器（boost电路） 升降压式变换器（Buck-Boost） 库克式变换器（Cuk电路） _1234567909.unknown _1234567911.unknown _1234567912.unknown _1234567910.unknown _1234567907.unknown _1234567908.unknown _1234567906.unknown _1234567897.unknown _1234567901.unknown _1234567903.unknown _1234567904.unknown _1234567902.unknown _1234567899.unknown _1234567900.unknown _1234567898.unknown _1234567893.unknown _1234567895.unknown _1234567896.unknown _1234567894.unknown _1234567891.unknown _1234567892.unknown _1234567890.vsd 太阳能转换方式 光-电转换 光-热转换 光-化学转换