论文总字数：22723字

摘 要

本文的目的是设计一种能够最大程度利用太阳能的太阳能便携式充电控制器，主要使用了最大功率点跟踪，DC/DC转换电路，三段式充电方法等因素。

本文首先分析光伏电池的工作方法及特点，阐述了光伏电池的工作原理并绘制了其等效电路，然后介绍了几种现在实际应用比较广泛的MPPT算法，然后从中选出最适合本系统的追踪策略。

其次本文介绍了DC/DC转换电路的各种拓扑结构，分析了其输入输出关系，选择了最适合本文所提出的系统的结构。

然后本文介绍了目前应用比较广泛的蓄电池种类，并着重介绍了其中几种适合便携式设备使用的蓄电池的优缺点以及充放电特性，最后阐述了这几种电池的三段式充电控制方法的流程。

在以上内容的基础上，采用了基于PWM技术的Buck电路为主电路，整个系统以SPCE061A单片机为核心，通过持续监测光伏电池的输出电压与输出电流，根据其大小调节Buck电路的占空比，确保充电过程按照设计中的阶段进行。

关键词：光伏电池，最大功率跟踪，DC/DC变换装置

Abstract

The purpose of this thesis is to design a portable solar charge controller which can maximize the use of solar energy. It mainly uses the maximum power point tracking, DC/DC conversion circuit, three stage charging method and so on.

This thesis first analyzes the working methods and characteristics of photo-voltaic cells, expounds the working principle of the photo-voltaic cell and draws its equivalent circuit, then introduces several MPPT algorithms which are widely used in practice now, and then selects the most suitable tracking strategy for this system.

Secondly, this thesis introduces the topology of DC/DC converter circuit, analyzes its input output relationship, and chooses the most suitable structure of the system proposed in this thesis .

Then this thesis introduces the types of batteries which are widely used at present, and emphatically introduces the advantages and disadvantages of several batteries suitable for portable equipment and the characteristics of charge discharge. Finally, the flow of the three stage charging control method of these batteries is described.

On the basis of the above content, the Buck circuit based on PWM technology is used as the main circuit. The whole system takes SPCE061A MCU as the core. By continuously monitoring the output voltage and output current of the photo-voltaic cell, the duty ratio of the Buck circuit is adjusted according to its size, and the charging process is ensured according to the phase of the design.

KEY WORDS:solar charge, MPPT, DC/DC conversion

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 论文选题的背景及其意义 1

1.2 国内外技术现状 1

1.2.1 光伏系统电源控制器技术现状 1

1.2.2 充电策略的技术现状 2

1.2.3 光伏充电器的产品现状 2

1.3 论文主要研究内容 3

第二章 光伏电池的研究 4

2.1 光伏电池的原理与特性 4

2.1.1 光伏电池发展现状 4

2.1.2 光伏电池发电原理 4

2.1.3 光伏电池等效电路 5

2.1.4 光伏电池输出特性 7

2.2 光伏发电系统最大功率点跟踪策略 8

2.2.1 最大功率点跟踪法原理 8

2.2.2 扰动观察法 10

2.2.3 电导增量法 12

2.2.4 变步长电导增量法 13

第三章 DC／DC变换器的设计 17

3.1 变换电路的结构分类 17

3.2 变换电路续流电感取值 18

第四章 蓄电池充电的特点与方法 20

4.1 蓄电池的分类 20

4.2 蓄电池的特点 20

4.2.1 镍氢电池的特点 20

4.2.2 锂电池的特点 20

4.2.3 镍氢电池与锂离子电池的比较 21

4.3 蓄电池的三段充电方法 21

4.3.1 镍氢电池的三段式充电方法 21

4.3.2 锂离子电池的三段式充电方法 22

第五章 太阳能便携式充电控制器的软硬件设计 23

5.1 控制器的功能和整体结构 23

5.2 系统电路设计 23

5.2.1 Buck变换电路的设计 23

5.2.2 信号检测电路的设计 23

5.3 系统软件设计 24

5.3.1 整体设计思路 24

5.3.2 优化三段式充电策略 24

5.3.3 主流程图 27

第六章 总结与展望 29

6.1 总结 29

6.2 展望 29

参考文献 30

绪论

目前市场对各种便携式的电子设备的需求每天都在不断增长，手机、mp3、数码相机等电子产品越来越受消费者欢迎。因此，这些便携电子设备的电池充电器的生产也随之增加。考虑到环境保护问题的现状，使得一部分使用绿色能源的充电器迎来的前所未有的发展机遇，尤其是光伏充电器。

论文选题的背景及其意义

自从新世纪以来，电子信息产品制造业的发展非常迅速，手机、mp3、数码相机等电子产品也在这一段时间内获得了前所未有的快速发展，在这些便携式电子设备不断更新进步的带动下，蓄电池和充电器也迅速发展。自从智能手机诞生以来，完全更新了传统意义上手机在人们心目中的定义。手机不再仅仅是可移动的电话，还能够浏览网页甚至娱乐。然而智能手机的迅速发展也遭遇了瓶颈，手机的电池供电技术无法跟上迅速发展的手机功能。很多人都经历过这样的情况，当你外出旅行或出差时，手机很快就会耗尽电源，此时往往还找不到可以充电的交流电源。这一问题对需要经常外出进行调查或考察的科研工作者就更严重了，甚至可能因此损失珍贵的数据记录。因此，我们就需要一款能够摆脱空间的限制，能够满足户外环境下的充电需求的充电器。

除此之外，伴随着社会与科技的进步，当今社会越来越重视能源与环境问题。我国作为一个人口超过十亿的大国，这方面问题就更为严重。根据2000年底的统计我们可以看到，我国的声誉能源开采的结构百分比为：原煤占55.8％，原油3.4％，天然气1.3％，水资源36.5％。按目前中国十四亿人口，假设每个人都有一部手机，每部手机的电池容量都有1000MAH的话，那么全国每个人充一次电所消耗的电能就能够达到3.7WH，这样的能源消耗总量是非常巨大的。如果我们能通过手段把这一部分能源节约下来的话，就能很大程度上缓解我国目前正面临的严峻的能源问题。要尽可能节约这一部分充电消耗的能源，使用绿色无污染的清洁能源太阳能是一个有效手段。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：22723字