太陽能供電系統(tǒng)

1、1太陽能供電系統(tǒng)太陽能供電系統(tǒng)摘要：摘要：近年來，能源需求不斷增長(zhǎng)，能源越來越緊張。太陽能資源具有儲(chǔ)量大，經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，具有很大的開發(fā)潛能，重新受到人類的重視。本文利用太陽能板和蓄電池，通過對(duì)太陽能板和蓄電池工作狀態(tài)的控制，搭建了一套具有穩(wěn)定輸出電壓的小功率太陽能供電系統(tǒng)。文章對(duì)具體的實(shí)現(xiàn)方案和最終的成果進(jìn)行了介紹和說明。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：太陽能板；蓄電池；采樣控制一、項(xiàng)目分析一、項(xiàng)目分析1、項(xiàng)目任務(wù)分析、項(xiàng)目任務(wù)分析利用太陽能板和蓄電

2、池搭建一套直流供電系統(tǒng)，該供電系統(tǒng)能夠提供12V，0.2A和5V，1A的功率輸出。當(dāng)陽光充足時(shí)，太陽能板直接供電并給蓄電池充電；當(dāng)陽光不足時(shí)，由蓄電池供電。本項(xiàng)目的目的在于了解太陽能供電系統(tǒng)的工作原理，掌握小功率太陽能供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。任務(wù)要求判斷陽光的強(qiáng)弱，根據(jù)陽光的情況確定系統(tǒng)的功率源是太陽能板或者蓄電池，并進(jìn)行實(shí)時(shí)切換。另外，要求系統(tǒng)提供穩(wěn)定的輸出電壓和一定的輸出功率。因此，任務(wù)的要點(diǎn)有以下幾方面：1)光照強(qiáng)弱的判斷：太陽能板將

3、光能轉(zhuǎn)換為電能，光照的強(qiáng)弱極大地影響著其輸出功率。粗略地講，太陽能板的輸出功率隨光照變?nèi)醵饾u減小。在光照較弱或者完全無光時(shí)，太陽能板甚至?xí)蔀樨?fù)載。在光照較弱，太陽能板無法提供足夠的輸出功率時(shí)，為保證系統(tǒng)的功率輸出能力，需要將系統(tǒng)的功率源由太陽能板切換為蓄電池。在光照充足時(shí)，則需要再切換回來。因此如何準(zhǔn)確及時(shí)地判斷光照強(qiáng)弱對(duì)任務(wù)至關(guān)重要。2)穩(wěn)定的電壓輸出：作為供電電源，穩(wěn)定的電壓輸出是一項(xiàng)基本要求；對(duì)蓄電池進(jìn)行恒壓充電時(shí)也需要保持電

4、壓的穩(wěn)定。而太陽能板的輸出電壓會(huì)隨著負(fù)載和光照情況發(fā)生變化。所以需要對(duì)太陽能板的輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓處理，保證輸出電壓的穩(wěn)定。另一方面，系統(tǒng)有多電壓等級(jí)輸出，需要對(duì)輸出電壓進(jìn)行電壓等級(jí)的變換。3)一定的輸出功率：供電系統(tǒng)要能夠提供12V，0.2A和5V，1A的功率輸出，合計(jì)約為10W。太陽能板的最大輸出功率受光照強(qiáng)弱的影響，光照減弱時(shí)，最大輸出功率減小。一定的光照下，伏安特性和輸出功率受負(fù)載大小的影響，呈現(xiàn)較為復(fù)雜的特性（詳細(xì)的敘述見后文）

5、。所以需要采用一定的措施保證太陽能板工作在合理的伏安特性區(qū)間，保證足夠的輸出功率。2、文獻(xiàn)閱讀、文獻(xiàn)閱讀在項(xiàng)目開題階段，我們通過網(wǎng)絡(luò)查找并閱讀了一定的文獻(xiàn)，了解了太陽能板和蓄電池的特性，并對(duì)當(dāng)前太陽能電源的發(fā)展應(yīng)用情況做了調(diào)研。主要閱讀的文獻(xiàn)如下：[1]吳庭俊.太陽能電池的特性研究及應(yīng)用設(shè)計(jì).華南理工大學(xué).2014[2]胡恒生.蓄電池充電方法的分析和探討.電源技術(shù)應(yīng)用，200912(8)[3]李加念.基于BQ24650的太陽能蓄電池智能

6、充放電控制設(shè)計(jì).安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，201442(14)[4]王遠(yuǎn).太陽能電池及其應(yīng)用技術(shù)研究.華中科技大學(xué).2006《太陽能電池的特性研究及應(yīng)用設(shè)計(jì)》一文首先介紹了太陽能電池的結(jié)構(gòu)、原理、基本特性和太陽能發(fā)電的發(fā)展與應(yīng)用。隨后進(jìn)行了太陽能電池特性的研究，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定了太陽能電池的暗伏安特性，開路電壓和短路電流與光強(qiáng)的關(guān)系，太陽能電池的輸出特性以3為。在太陽能板的PV曲線中也可以體現(xiàn)出這一點(diǎn)，隨輸出電壓的增大，輸出功率先增MI大后減小，在處達(dá)

7、到最大。原則上來說，可以通過對(duì)輸出功率求導(dǎo)，取導(dǎo)數(shù)零點(diǎn)從而得MV到最大功率點(diǎn)，進(jìn)而求出對(duì)應(yīng)的參數(shù)。但實(shí)際上要求出其解析解幾乎是不可能的，因?yàn)樗艿教柲茈姵貎?nèi)部等效串并聯(lián)電阻和光照溫度等外部因素的影響，其特性方程通常無法獲得。通常用實(shí)驗(yàn)的方法獲得。2、光照強(qiáng)度對(duì)輸出特性的影響、光照強(qiáng)度對(duì)輸出特性的影響太陽能板在同一溫度不同光照下的輸出特性如下圖所示，其中圖3為不同光強(qiáng)下太陽能板伏安特性曲線，圖4為不同光強(qiáng)下太陽能板的PV曲線。圖3不同光

8、強(qiáng)下太陽能板伏安特性曲線圖4不同光強(qiáng)下太陽能板PV曲線從伏安特性曲線可以看出，太陽能板的短路電流和最大功率點(diǎn)電流隨光照強(qiáng)度SCIMI的上升而顯著增大。太陽能板的開路電壓隨光照強(qiáng)度的上升略有上升，但變化幅度不大，OCV而最大功率點(diǎn)電壓則有較為明顯的增大。此外，隨負(fù)載電阻的增大，在最大功率點(diǎn)以后，MV輸出電壓的變化率隨光強(qiáng)的增大而變小。也就是說，在光強(qiáng)較弱時(shí)，隨著負(fù)載的增大，輸出電壓的跌落更加明顯。這對(duì)于根據(jù)輸出電壓情況判斷光照和負(fù)載情況提