10W太陽能便攜式充電器設計

1、 光伏發(fā)電技術光伏發(fā)電技術 課程設計（論文）課程設計（論文）題目：題目： 10W10W太陽能便攜式充電器設計太陽能便攜式充電器設計 院（系）：院（系）： 專業(yè)班級：專業(yè)班級：學學 號：號：學生姓名：學生姓名：指導教師：指導教師：起止時間：起止時間：本科生課程設計（論文）I課程設計（論文）任務及評語院（系）： 教研室： 電氣教研室注：成績：平時40% 論文質(zhì)量60% 以百分制計算學 號學生姓名專業(yè)班級課程設計（論文）題目10W10W太陽能便攜式充電器設計太陽能便攜式充電器設計課程設計（論文）任務太陽能便攜式充電器的輸出電壓 DC5.0V，額定輸出電流 2000mA，具有短路、過充、過放和過流保護

2、。適用于所有手機、MP3/MP4、戶外燈移動數(shù)碼備用充電。 由于內(nèi)部采用電池儲能，太陽能電池可以采用小容量，通過能量積累達到使用的程度。適合外出時攜帶使用。主要設計內(nèi)容：主要設計內(nèi)容：1. 太陽能電池板設計及選擇2. 儲能蓄電池設計及選擇3. 充放電控制電路設計4. 穩(wěn)壓輸出電路設計進度計劃第 1 天 查閱收集資料第 2 天 總體設計方案的確定第 4 天 太陽能電池板設計及選擇第 5 天儲能蓄電池設計及選擇第 6、7 天充放電控制電路設計第 8 天 穩(wěn)壓輸出電路設計第 9、10 天 設計說明書完成指導教師評語及成績 平時： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績： 指導教師簽字： 年 月 日本科生課程設計

3、（論文）II摘 要近年來，隨著各種大型場館的建立，對室內(nèi)定位服務的需求日益增加，室內(nèi)定位技術研究引起人們的廣泛關注，多種定位技術在室內(nèi)定位領域發(fā)揮了尤為重要的作用。本文主要針對如何提高節(jié)點室內(nèi)定位精度進行了研究。首先，確定了無線傳感器網(wǎng)絡的基本定位算法，主要有基于測距的TOA、TDOA、AOA、RSSI 算法和非基于測距的質(zhì)心、DV-Hop、APIT 算法；研究了 RSSI 測距原理，討論了參數(shù)因子變化對 RSSI 和距離的影響并進行了仿真分析。其次，對室內(nèi)信號模型進行了分析，確定了算法所用室內(nèi)信號路徑損耗模型；針對 RSSI 方法測距定位誤差較大的問題，提出了基于 RSSI 測距誤差修正的加

4、權質(zhì)心定位算法。最后，針對最小二乘算法計算未知節(jié)點估計位置與實際位置偏差大的問題，本文提出了一種新的基于信標的混合定位算法-CLA 算法。該算法在 RSSI 測距誤差修正的基礎上，首先采用加權最小二乘算法求得節(jié)點初步估計位置，將該初步估計位置作為擴展卡曼濾波的初始狀態(tài)信息，然后采用擴展卡爾曼濾波對節(jié)點位置進行迭代求精。仿真表明，該算法定位性能較好，并且研究了優(yōu)選信標節(jié)點參與擴展卡爾曼濾波迭代計算的最優(yōu)排序方案，進一步提高了節(jié)點定位精度。關鍵詞：關鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡；室內(nèi)定位；無線傳感器網(wǎng)絡；室內(nèi)定位；RSSI；加權質(zhì)心；混合定位；加權質(zhì)心；混合定位本科生課程設計（論文）III目 錄第 1 章

5、 緒論 .11.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)概況 .1第 2 章 光伏發(fā)電裝置總體結構設計 .3第 3 章 發(fā)電裝置功能電路設計 .43.1 太陽能電池板的選擇 .43.2 蓄電池參數(shù)計算及選擇 .53.3 充放電電路設計 .63.4 穩(wěn)壓輸出電路設計 .8第 4 章 結論 .9參考文獻 .10附錄 系統(tǒng)圖 .11本科生課程設計（論文）1第 1 章 緒論1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)概況 光伏發(fā)電系統(tǒng)（PV System）是將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)，利用的是光生伏特效應。光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。它的主要部件是太陽能電池、蓄電池、控制器和逆變器。其特點是可靠性高、使用壽命長

6、、不污染環(huán)境、能獨立發(fā)電又能并網(wǎng)運行，受到各國企業(yè)組織的青睞，具有廣闊的發(fā)展前景。據(jù)智研咨詢統(tǒng)計：2012 年全球光伏發(fā)電累計裝機達到 97GW,2012 年全球新增裝機 30GW，中國新增裝機占全球總量的 16%以上 ，隨著國家對清潔能源產(chǎn)業(yè)的大力扶持，我國光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)將迎來發(fā)展高峰期。是指利用光伏電池的光生伏打效應，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)，包括光伏組件和配套部件(BOS)。與現(xiàn)有的主要發(fā)電方式相比較，光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點有：工作點變化較快，這是由于光伏發(fā)電系統(tǒng)受光照、溫度等外界環(huán)境因素的影響很大；輸入側的一次能源功率不能主動在技術范圍內(nèi)進行調(diào)控，只能被動跟蹤當時光照條件下的

7、最大功率點，爭取實現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)的最大輸出；光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出為直流電，需要將直流電優(yōu)質(zhì)地逆變?yōu)楣ゎl交流才能帶負荷。獨立太陽能光伏發(fā)電是指太陽能光伏發(fā)電不與電網(wǎng)連接的發(fā)電方式，典型特征為需要用蓄電池來存儲夜晚用電的光伏發(fā)電系統(tǒng)2能量。獨立太陽能光伏發(fā)電在民用范圍內(nèi)主要用于邊遠的鄉(xiāng)村，如家庭系統(tǒng)、村級太陽能光伏電站；在工業(yè)范圍內(nèi)主要用于電訊、衛(wèi)星廣播電視、太陽能水泵，在具備風力發(fā)電和小水電的地區(qū)還可以組成混合發(fā)電系統(tǒng)，如風力發(fā)電/太陽能發(fā)電互補系統(tǒng)等。并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電是指太陽能光伏發(fā)電連接到國家電網(wǎng)的發(fā)電的方式，成為電網(wǎng)的補充，典型特征為不需要蓄電池。民用太陽能光伏發(fā)電多以家庭為單位，商業(yè)用途主要

8、為企業(yè)、政府大樓、公共設施、安全設施、夜景美化景觀照明系統(tǒng)等的供電，工業(yè)用途如太陽能農(nóng)場。與現(xiàn)有的主要發(fā)電方式相比較，光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點有：工作點變化較快，這是由于光伏發(fā)電系統(tǒng)受光照、溫度等外界環(huán)境因素的影響很大；輸入側的一次能源功率不能主動在技術范圍內(nèi)進行調(diào)控，只能被動跟蹤當時光照條件下的最大功率點，爭取實現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)的最大輸出；光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出為直流電，需要將直流電優(yōu)質(zhì)地逆變?yōu)楣ゎl交流才能帶負荷。本科生課程設計（論文）21.2 本文研究內(nèi)容1. 太陽能電池板設計及選擇太陽能光伏板是充電器的前端部分，負責將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，控制電路負責把產(chǎn)生的電能儲存到電池中，是整個產(chǎn)品的控制中樞。它主要有

9、兩方面的功能：一是將太陽能板產(chǎn)生的電能盡可能多得儲存到內(nèi)置電池中；二是當充電器給手機等設備充電時，安全的盡可能多的將內(nèi)置電池里的電量輸出給手機等設備，而盡量少的將電量損耗在線路上。2. 儲能蓄電池設計及選擇便攜式及戶用光伏電源已開始選用密封型鉛電池，密封型鉛蓄電池與開口式鉛蓄電池相比，主要有下列優(yōu)點：不需專門的維護；即便傾倒電解液也不會溢出；不向空氣中排放氫氣和酸霧；安全性能更好3. 充放電控制電路設計控制電路應該具有過流保護（當充電電流過高時能自動限流，不會對充電設備產(chǎn)生損害） ，過充保護（當電池電量達到設定的限度時，將自動停止對電池的充電，從而杜絕電池損壞甚至爆炸的可能） ，過放保護（主要

10、是用來保護電池，避免深度放電而對電池產(chǎn)生損害） ，溫度保護（當控制電路溫度超過設定溫度，充電器將自動停止工作，以保護電池） 。4. 穩(wěn)壓輸出電路設計將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，將電能通過鋰電池進行存儲，以達到移動數(shù)碼產(chǎn)品戶外供電的目的。整個產(chǎn)品采用單節(jié)大容量鋰電池作為儲能裝置，充電采用雙層充電模式：即太陽能板接收太陽光充電、充電器充電雙向充電模式本科生課程設計（論文）3第 2 章 光伏發(fā)電裝置總體結構設計根據(jù)設計要求當光線條件適宜時，通過太陽能電池板吸收太陽光，將光能轉(zhuǎn)換為電能。由于充電器多采用大電流的快速充電，在電流充滿后，如果不及時停止會使電池發(fā)燙，過度的充電會嚴重損害電池的壽命。這就需要一個復雜

11、的控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用 89C51 作為充電電路控制器，從而以較低成本輕松實現(xiàn)復雜的充電智能控制，同時也可以為其它小型電子產(chǎn)品提供潔凈的直流電源。 圖 2.1 總體設計方案圖D1 1 3 Ci C2 2 C1 Co + +太陽能電池板 DC/DC 變換AT89C51ADC0809手機電池按鍵顯示電路GND本科生課程設計（論文）4圖 2.2 LM7085 引腳圖 AT89C51 VCC +5v + S 10k 30P 30P 圖 2.6 CPU 最小系統(tǒng)圖第 3 章 發(fā)電裝置功能電路設計3.1 太陽能電池板的選擇太陽能電池板是太陽能供電系統(tǒng)工作的基礎，是該充電器的核心部分，其功能是將太陽光的輻射

12、能量轉(zhuǎn)化為電能，如今的便攜式數(shù)碼設備種類較多，所需電壓電流不等，對于輸入功率較大的設備，必須采用面積較大的電池板，而這又給攜帶帶來不便。因此該設計采用模塊式組合，根據(jù)不同充電負載的需要，將太陽能板進行組合，以達到具有一定要求的輸出功率和輸出電壓的一組光伏電池。本文以手機等常用小功率用電設備為例，說明其太陽能充電器的設計過程。40 31 9 18 1920本科生課程設計（論文）5 + - 圖3.1 壓力傳感器3.2 蓄電池參數(shù)計算及選擇1. 蓄電池充放電容量蓄電池充電容量 QC:蓄電池充電時消耗的能量Qc=Ic dt蓄電池放電容量 Qd:完全充足電的蓄電池在一定放點條件下放出的電量Qd=Id d

13、t2. 蓄電池效率放電時能放出的全部電量與充電時充入的全部電量的百分比?？捎冒矔r效率 A或瓦時效率 w 表示，他們的關系為： IdUdtd w= =AUdUc100 IcUctc3. 荷電狀態(tài)（SOC）以充電量與蓄電池額定容量的比值 SOCQ(t)Q(r)4. 放電深度（DOD）低頻振蕩器本科生課程設計（論文）6蓄電池放電量與額定容量的比值 DOD=1-SOC5. 蓄電池壽命a.浮動充電壽命：蓄電池保持在浮動充電條件下的使用壽命。即在一個固定的浮充電壓和特定的溫度條件下的使用壽命。b.循環(huán)壽命：在一定的充電條件下，蓄電池被全充全放的次數(shù)。蓄電池的壽命與放電深度、充電電壓和環(huán)境溫度密切相關。3.

14、3 充放電電路設計 L + + D T1 V D1 C R- -圖 3.2 A/D 轉(zhuǎn)換電路 R1 R2 R3 IN2 1 R4 R 2 V VCC 3 P21SHND OUT NC VCC RG1 RG2 GND SIGN本科生課程設計（論文）7 4圖 3.3 模擬量硬件檢測電路太陽能充放電控制器的主要作用是保護蓄電池?；竟δ鼙仨毦邆溥^充保護、過放保護、光控、時控與防反接等。當蓄電池電壓達到設定值后就改變電路的狀態(tài)。 在選用器件上，目前有采用單片機的，也有采用比較器的，方案較多，各有特點和優(yōu)點，應該根據(jù)客戶群的需求特點選定相應的方案。 R10 R2 C1 R7 J R1 R4 R6 BG4

15、 BG0 BG2 BG3 R9 R11 BG1 R3 R5 R8 圖 3.4 報警電路 J本科生課程設計（論文）8 圖 3.5 獨立式按鍵電路3.4 穩(wěn)壓輸出電路設計1.穩(wěn)壓電源的技術指標：1)特性指標：輸入電源、輸出電壓及輸出調(diào)節(jié)范圍2)質(zhì)量指標：穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、溫度系數(shù)及紋波電壓 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路: + - 輸入電壓變化時引起輸 出電壓的相對變化。 JL vcc123 45 67 89 1011 12 13141516 R11本科生課程設計（論文）9 LCD圖 3.6 液晶顯示電路本科生課程設計（論文）10第 4 章 結論本手機充電器系統(tǒng)通過方案論證和可行性分析最終確定由 89C51 單片機完成主電路的控制與設計并開展外圍電路與控制電路的設計。硬件電路的設計是由電路原理圖的繪制以及參數(shù)的確定。在硬件電路設計上遇到一些問題，關于 DC/DC的轉(zhuǎn)換遇到問題，經(jīng)過反復分析論證，經(jīng)過反復分析論證最后確