離網(wǎng)光伏發(fā)電控制器設(shè)計(jì)

【摘要】：開發(fā)利用太陽能等可再生能源已成為人們的共識(shí)。其中，以光生伏特效應(yīng)為基礎(chǔ)的光伏發(fā)電技術(shù)有著十分廣闊的應(yīng)用前景。然而，目前較低的光電轉(zhuǎn)換效率成為其發(fā)展的瓶頸；提高光伏發(fā)電效率，提高光伏發(fā)電的應(yīng)用技術(shù)水平，是光伏領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容。 本文深入研究了太陽角度跟蹤的理論依據(jù)和控制方法，旨在保證太陽能電池板始終與太陽光線垂直，從而增加電池板的發(fā)電功率，降低光伏系統(tǒng)成本；同時(shí)儲(chǔ)能也是光伏系統(tǒng)中重要的組成部分，目前蓄電池是光伏系統(tǒng)中主要的儲(chǔ)能器件，充電方式對(duì)蓄電池的使用壽命有較大的影響，所以課題對(duì)蓄電池的充放電原理及特性做了具體分析。最終本文提出了基于ARM處理器的離網(wǎng)光伏發(fā)電控制器的設(shè)計(jì)方案。具體設(shè)計(jì)了基于太陽位置算法的雙軸跟蹤控制系統(tǒng)，利用角度和光照度傳感器的反饋實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，進(jìn)一步提高了跟蹤控制精度及可靠性。應(yīng)用智能充電芯片，并根據(jù)鉛酸蓄電池的參數(shù)及其充放電特性，完成了蓄電池的充電電路設(shè)計(jì)。 本課題設(shè)計(jì)的控制器適用于小型離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全天候的太陽角度跟蹤目標(biāo)，使電池板獲得最大化的太陽能吸收；并實(shí)現(xiàn)了鉛酸蓄電池的最佳充電方式，延長(zhǎng)了鉛酸蓄電池的使用壽命。課題對(duì)太陽能的有效利用具有較高的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 【關(guān)鍵詞】：雙軸跟蹤 離網(wǎng)光伏發(fā)電 最佳充電
【學(xué)位授予單位】：南京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 致謝3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 光伏發(fā)電背景及意義8
• 1.2 光伏發(fā)電特點(diǎn)和我國太陽能資源的分布8-10
• 1.2.1 光伏發(fā)電特點(diǎn)8-9
• 1.2.2 我國太陽能資源的分布9-10
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)概述10
• 1.4 光伏發(fā)電的現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)10-12
• 1.4.1 國外光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀11
• 1.4.2 國內(nèi)光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.5 課題研究的主要內(nèi)容和意義12-13
• 第二章 太陽位置算法13-23
• 2.1 太陽角度跟蹤的必要性13-18
• 2.1.1 太陽能電池工作原理13-16
• 2.1.2 太陽輻射量16-18
• 2.2 太陽角及其跟蹤算法18-22
• 2.2.1 不同坐標(biāo)系下的太陽跟蹤18-19
• 2.2.2 太陽角跟蹤算法19-20
• 2.2.3 太陽時(shí)角和時(shí)差20-21
• 2.2.4 太陽赤緯角21-22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 第三章 光伏發(fā)電控制器硬件設(shè)計(jì)23-48
• 3.1 光伏發(fā)電控制器整體設(shè)計(jì)23-25
• 3.2 雙軸跟蹤硬件設(shè)計(jì)25-36
• 3.2.1 系統(tǒng)電源模塊25
• 3.2.2 處理器 LPC1114 及其最小系統(tǒng)25-27
• 3.2.3 時(shí)鐘芯片 DS130227-28
• 3.2.4 環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)28-32
• 3.2.4.1 光照度傳感器28-29
• 3.2.4.2 濕度傳感器29-32
• 3.2.4.3 溫度傳感器32
• 3.2.5 角度測(cè)量32-34
• 3.2.6 交流電機(jī)控制電路34-36
• 3.2.7 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)36
• 3.3 蓄電池充電硬件設(shè)計(jì)36-45
• 3.3.1 鉛酸蓄電池工作原理及特性36-37
• 3.3.2 鉛酸蓄電池的使用問題37-38
• 3.3.3 鉛酸蓄電池充放電控制方案設(shè)計(jì)38-45
• 3.3.3.1 鉛酸蓄電池充放電控制38-40
• 3.3.3.2 鉛酸蓄電池充電電路設(shè)計(jì)40-44
• 3.3.3.3 鉛酸蓄電池充放電參數(shù)監(jiān)控44-45
• 3.4 人機(jī)交互45-47
• 3.4.1 顯示和報(bào)警電路45-47
• 3.4.2 鍵盤電路47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第四章 光伏發(fā)電控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)48-60
• 4.1 軟件開發(fā)語言和工具48
• 4.2 系統(tǒng)軟件框架設(shè)計(jì)48-49
• 4.3 主程序及各模塊程序49-59
• 4.3.1 主程序49-50
• 4.3.2 光照度傳感器模塊50-53
• 4.3.3 角度測(cè)量模塊53-54
• 4.3.4 時(shí)鐘芯片模塊54-57
• 4.3.5 電機(jī)控制模塊57-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第五章 調(diào)試及結(jié)果分析60-66
• 5.1 控制系統(tǒng)的組成60-61
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析61-65
• 5.2.1 雙軸跟蹤實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析62-64
• 5.2.2 蓄電池充電實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析64-65
• 5.3 本章小結(jié)65-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 課題總結(jié)66
• 6.2 課題展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-70
• 附錄70-73
• 詳細(xì)摘要73-76

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