多功能太阳能电源系统研究与设计

【摘要】：随着经济发展,资源与环境,建设低碳、节约型社会成为当代世界关注的一个问题,一个重要途径就是使用大自然赋予我们的清洁能源,如太阳能,风能等,并且提高利用率。我国改革开放30多年,环境的承载力已达到极限。在没有找到石油,煤等资源的替代品时,加强对太阳能、风能的利用已迫在眉睫。 随着电子产品的发展,当前市场上的模拟开关电源已经不能满足市场的需求。虽然DSP功能强大,但是价格昂贵的它基本上不会运用在民用的领域。这不仅制约着数字电源大规模投放市场,对未来数字电源的革新造成影响,也使得现阶段的市场很少有适合居民使用的数字电源。 本文系统以太阳能为输入,通过研究太阳能电池阵列的工作原理和物理模型,将太阳能输入最大限度地转化为可变直流电源,作为本系统的电能来源。利用MATLAB仿真系统,得到太阳能电池阵列在不同温度和不同光照条件下的U-I、P-I曲线。 在得到太阳能电池阵列的输出特性曲线后,首先设计本实验的研究目标,根据TI公司最新的电源芯片MAX15301和中颖公司的单片机SH79F165构成一个数字控制系统,建立一个基于太阳能的多功能电源系统,本文重点介绍了各个模块的设计。 最后运用Altium Designer10进行硬件电路设计,实验测的所需要的数据,根据设计目标调整电路参数,最后实现多功能太阳能电源系统的设计。 【关键词】：太阳能电池阵列 脉宽调制 反激式变换器 SMBus 多功能电源
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-7
• 第一章 绪论7-12
• 1.1 课题来源7-8
• 1.2 数字电源的发展及面临的问题8-10
• 1.3 研究意义10
• 1.4 论文创新点10
• 1.5 本文的安排10-11
• 1.6 本章小结11-12
• 第二章 太阳能光伏阵列的基本工作原理和仿真12-27
• 2.1 光伏系统的分类12-13
• 2.2 光伏电池13-19
• 2.2.1 光伏效应及光伏电池工作原理13-16
• 2.2.2 光伏电池的等效电路16-19
• 2.3 太阳能阵列MATLAB建模19-23
• 2.3.1 单个光伏电池的MATLAB建模19-20
• 2.3.2 太阳能电池阵列的MATLAB建模20-23
• 2.4 系统最大功率点跟踪仿真23-26
• 2.4.1 最大功率点跟踪控制原理23-25
• 2.4.2 最大功率点仿真分析25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 经典DC-DC电路变换器原理简述27-44
• 3.1 经典DC-DC电路变换器的原理27-35
• 3.1.1 升压式变换器原理27-30
• 3.1.2 降压式变换器原理30-33
• 3.1.3 反激式变换器原理33-35
• 3.2 脉冲宽度调制的两种控制模式及特点35-39
• 3.2.1 电压控制模式35-37
• 3.2.2 电流控制模式37-38
• 3.2.3 电压模式与电流模式优缺点对比38-39
• 3.3 芯片MAX15301工作原理简介39-43
• 3.3.1 芯片MAX15301基本介绍39-40
• 3.3.2 芯片MAX15301引脚介绍40-41
• 3.3.3 芯片内部功能介绍41-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 数字电源管理总线技术44-54
• 4.1 电源管理总线规范44
• 4.2 SMBus电源管理总线44-53
• 4.2.1 SMBus简介44-45
• 4.2.2 SMBus协议45-48
• 4.2.3 SMBus数据传输机制48-50
• 4.2.4 SMBus控制寄存器50-53
• 4.3 本章小结53-54
• 第五章 硬件电路的实现54-66
• 5.1 本文设计目标54
• 5.2 MAX15301控制系统设计54-58
• 5.3 单片机工作系统设计58-59
• 5.4 串口通信系统设计59-60
• 5.5 稳压电源系统设计60-61
• 5.6 反激式变换器输出系统设计61-63
• 5.7 输出反馈系统设计63-65
• 5.8 本章小结65-66
• 第六章 硬件电路制作与测试66-71
• 6.1 硬件电路实现66-67
• 6.2 电路性能测试67-70
• 6.3 本章小结70-71
• 第七章 总结与展望71-72
• 7.1 总结71
• 7.2 展望71-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 攻读研究生发表的论文76

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