輻射計中太陽能恒溫系統(tǒng)設(shè)計

【摘要】：本論文設(shè)計了輻射計中的恒溫系統(tǒng),使用太陽能為系統(tǒng)供電,分析了太陽能采集和存儲的原理,研究了蓄電池的充放電方式以及電路設(shè)計。著重研究了如何提高太陽能采集效率,采用最大功率點跟蹤技術(shù)和日跟蹤技術(shù)配合的方式作為提高其采集效率的方案,保證系統(tǒng)工作在穩(wěn)定狀態(tài)下。太陽能采集模塊和恒溫模塊分別以STM32和NEC單片機為平臺實現(xiàn),以減少系統(tǒng)功耗為設(shè)計原則,保證輻射計在恒溫狀態(tài)下穩(wěn)定工作。 首先,本文分析了太陽能的采集和存儲原理以及采集方案的提出,并且研究了太陽能系統(tǒng)中蓄電池的充放電方式,采用繼電器作為開關(guān)調(diào)節(jié),配合系統(tǒng)的邏輯控制,保證系統(tǒng)工作在連續(xù)模式下。 其次,論文著重分析了MPPT技術(shù)中各種算法的優(yōu)缺點,選擇間歇掃描法提高太陽能采集效率,仿真設(shè)計了BUCK降壓斬波電路,然后在仿真的基礎(chǔ)上設(shè)計了硬件電路。 再次,論文詳細分析研究了恒溫模塊的工作原理與方案,采用半導體制冷片為系統(tǒng)提供加熱和制冷,配合H橋電路以及具有溫控特性的傳感器電路,使系統(tǒng)處于可調(diào)節(jié)范圍的恒溫狀態(tài)下,保證輻射計系統(tǒng)能夠工作在惡劣的環(huán)境中。 最后,以STM32和NEC單片機為硬件開發(fā)平臺,編程實現(xiàn)各項邏輯功能以及算法,在太陽能模塊和恒溫模塊分別調(diào)試正確后,將兩個模塊聯(lián)合調(diào)試和改進,最終完成整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,并且將采集到的各項數(shù)據(jù)使用matlab生成曲線便于觀察。 【關(guān)鍵詞】：輻射計 太陽能采集 恒溫系統(tǒng) MPPT技術(shù) 日跟蹤技術(shù) 傳感器電路
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目錄5-7
• 1 緒論7-11
• 1.1 課題背景7-9
• 1.1.1 概述7-8
• 1.1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-9
• 1.2 課題研究意義9-10
• 1.3 本文的主要工作10-11
• 2 太陽能采集系統(tǒng)分析與研究11-29
• 2.1 太陽能采集系統(tǒng)概述11-12
• 2.2 太陽能電池原理12-17
• 2.2.1 太陽能電池的工作原理12-14
• 2.2.2 太陽能電池的性質(zhì)14-16
• 2.2.3 太陽能電池的分類16-17
• 2.3 蓄電池的充放電分析17-20
• 2.3.1 蓄電池的原理分析17-18
• 2.3.2 蓄電池的技術(shù)指標18-19
• 2.3.3 蓄電池的充放電性質(zhì)19-20
• 2.4 最大功率點跟蹤20-29
• 2.4.1 最大功率點跟蹤的原理20-21
• 2.4.2 最大功率點跟蹤技術(shù)的算法研究21-24
• 2.4.3 BUCK降壓斬波電路的分析和仿真24-29
• 3 太陽能采集系統(tǒng)電路設(shè)計29-39
• 3.1 主控制電路設(shè)計29-34
• 3.1.1 外接存儲器電路設(shè)計30-31
• 3.1.2 液晶顯示與接口電路設(shè)計31-32
• 3.1.3 程序下載電路設(shè)計32-33
• 3.1.4 UART接口電路設(shè)計33
• 3.1.5 實時時鐘電路設(shè)計33-34
• 3.2 電機驅(qū)動電路設(shè)計34-36
• 3.3 傳感器電路設(shè)計36
• 3.4 蓄電池充放電電路設(shè)計36-39
• 4 輻射計恒溫系統(tǒng)的設(shè)計39-47
• 4.1 輻射計恒溫系統(tǒng)概述39-41
• 4.2 加熱與制冷模塊原理分析及電路設(shè)計41-44
• 4.2.1 加熱與制冷的原理分析41-42
• 4.2.2 加熱與制冷的控制電路設(shè)計42-44
• 4.3 傳感器模塊原理分析及電路設(shè)計44-47
• 4.3.1 溫度傳感器的原理分析44-46
• 4.3.2 傳感器模塊的電路設(shè)計46-47
• 5 系統(tǒng)軟件編程實現(xiàn)47-56
• 5.1 太陽能采集系統(tǒng)的軟件分析47-50
• 5.1.1 采集系統(tǒng)的控制模塊編程實現(xiàn)47-48
• 5.1.2 傳感器以及時鐘模塊的軟件實現(xiàn)48-50
• 5.2 恒溫系統(tǒng)的軟件分析50-56
• 5.2.1 恒溫系統(tǒng)的控制模塊軟件實現(xiàn)50-51
• 5.2.2 傳感器模塊軟件實現(xiàn)51-56
• 6 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果56-63
• 6.1 太陽能采集系統(tǒng)測試56-58
• 6.2 恒溫系統(tǒng)測試58-61
• 6.3 整機系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試61-63
• 結(jié)束語63-64
• 致謝64-65
• 參考文獻65-67
• 附件A 太陽能采集模塊電路圖67-68
• 附件B 恒溫控制模塊電路圖68-69
• 附件C 太陽能采集模塊PCB69
• 附件D 恒溫控制模塊PCB69-70
• 附件E 系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試安裝圖70

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