太阳能最大功率跟踪控制器的设计与实现

学科分类号本科生毕业论文(设计)题目（中文）：太阳能最大功率跟踪控制器的设计与实现（英文）：DesignandImplementationoftheMaximumPowerPointTrackingController学生姓名：学号：系别：专业：电子信息科学与技术指导教师：起止日期：本科毕业论文(设计)诚信声明作者郑重声明：所呈交的本科毕业论文(设计)，是在指导老师的指导下，独立进行研究所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的成果。对论文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确的方式标明。本声明的法律结果由作者承担。本科毕业论文（设计）作者签名：年月日目录摘要...............................................................................................................................I关键词.............................................................................................................................IAbstract...........................................................................................................................IKeywords.....................................................................................................................II1前言..........................................................................................................................12任务分析与方案论证..............................................................................................42.1任务要求及分析............................................................................................42.2系统方案论证................................................................................................42.2.1太阳能电池板特性..............................................................................42.2.2方案论证..............................................................................................62.2.3方案比较和选取..................................................................................73系统设计..................................................................................................................83.1硬件设计........................................................................................................93.1.1转换模块电路设计..............................................................................93.1.2控制模块电路设计............................................................................113.2软件设计......................................................................................................123.2.1设计思路............................................................................................123.2.2子程序设计实现................................................................................144系统调试与测试....................................................................................................174.1调试与测试工具..........................................................................................174.2系统调试......................................................................................................174.3系统测试......................................................................................................205总结........................................................................................................................21参考文献......................................................................................................................22致谢..........................................................................................................................24附录A系统主体程序................................................................错误!未定义书签。附录B系统实物图....................................................................错误!未定义书签。I太阳能最大功率跟踪控制器的设计与实现摘要由于目前太阳能电池板存在发电效率低、生产成本高等问题，这就造成了太阳能的应用难以推广。针对发电效率低这一问题，本文介绍一种利用微型控制器51单片机设计的一个太阳能最大功率跟踪控制器。该控制器是根据太阳能电池板的输出特性设计的，采用脉宽调制波调节其输出电压，不断寻找最大功率点，让它始终以最大功率输出。本设计能够实现提升20%左右的发电效率，并且能够实时显示太阳能电池板的输出情况，使用非常方便。关键词太阳能电池板；最大功率跟踪；微型控制器；脉宽调制DesignandImplementationoftheMaximumPowerPointTrackingControllerAbstractDuetolowefficiencyandhighcostofsolarpanelcurrently.Thesereasonshaveresultedintheapplicationofsolarenergyisdifficulttopopularize.Aimatlowefficiency.Thispaperdescribesthatamicrocontrollerwasusedtodesignamaximumpowerpointtracking(MPPT)controller.Itwasdesignedinaccordancewiththeoutputcharacteristicofthesolarpanel.Thepulsewidthmodulated(PWM)wavewasregulatedthesolarpanel’soutputvoltage.Itcanlookformaximumpowerpointconstantlyandmakethesolarpaneloutputmaximumpoweralways.Thedesigncanenhanceefficiencyabout20%anddisplayoutputindicatorsofthesolarpanel.Itisveryconvenienttouse.IIKeywordsSolarpanel；MPPT；Microcontroller；PWM11前言能源问题越来越为人们所关注，作为一种具有绿色、安全、清洁等优点的太阳能被认为是最具发展潜能的新科技能源之一，目前其在太空研究领域得到广泛应用，同时也成为宇宙飞船、太空站等太空设备的后续能量来源。太阳能的利用在国内来说，其应用领域正在不断向大众化迈进。如今的一些路灯都实现了太阳能跟风能结合供电，大城市绿化带、风景区等亦是如此。现在的农业也在朝自动化、无公害等方向发展，太阳能这一新兴能源在农业方面也得到了应用，比如说太阳能诱虫灯。人类生活用电也不例外，在太阳光照充足的偏远地区，通过当前的水、火电网进行电能输送成本实在太高，而且偏远地区的住房分散，要实现输电就更加麻烦了。但是利用充足的太阳能来供电，就可大大节约用电成本，使用更加方便。目前太阳能的应用主要是通过太阳能硅光电池将太阳能转换为电能以供人类所需。硅光电池的生产工序复杂，所以生产成本很高，以至于太阳能电池板的售价偏高，市场价大概在5元/W。然而，由于太阳能电池板的转换效率现在只能达到20%左右，这样就造成了5元钱买不到1瓦特的功率，太阳能的利用成本也就显得更加高了。针对以上的问题，国内外业界内有不少人士根据太阳能电池板的转换特性做过不少的研究，总结出来了几种实现提高电池板转换效率的方法：恒压法、扰动观察法、电导增量法，这三种方法各有优缺点，需根据需要来确定[1]。根据所要达到的目的，比较三种方案2的可行性，最终来确定系统方案。本次设计综合考虑各种因素，选取了扰动观察法来实现提升太阳能电池板的转换效率。目前国内外在太阳能领域的研究成绩各有千秋，有已经成功面市的各类产品，淘宝网上的MPPT（MaximumPeakPowerTracking）控制器，其售价在几百到几千元不等，根据卖家介绍能提升不少的效率。除了这种成品控制器以外，各大半导体生产厂商也有属于自己的MPPT控制器IC。比如说美国德州仪器半导体的MPPT控制IC：S