毕业设计（论文）-基于单片机的太阳能光伏发电系统设计.doc

目录 摘要 I 1 引言 1 1.1课题的目的意义 1 1.2课题设计的内容 2 2 太阳能光伏发电系统概述 3 2.1 太阳能光伏发电的原理及其组成 3 2.2太阳能光伏发电系统的分类 5 2.3太阳能光伏产业现状及发展趋势 6 2.4光伏自动跟踪系统的基本原理 7 3 硬件设计 9 3.1 自动跟踪整体设计方案 9 3.2光敏电阻简介及其工作原理 9 3.3 AD0809芯片简介及工作原理 12 3.4 80C52单片机硬件结构 13 3.5 ULN2003的简介绍 15 3.6 步进电机简介 16 4 电路设计 19 4.1总体电路设计 19 4.2 单片机最小系统设计 19 4.2.1电源电路 20 4.2.2 时钟电路 20 4.2.3 复位电路 21 4.3电压采集电路设计 21 4.4 电机驱动电路设计 22 5 软件设计 23 5.1软件设计的整体方案 23 5.2 编程语言的选择 23 5.3 跟踪系统主程序设计 24 5.5电机驱动程序设计 24 6 结束语 26 参考文献 27 致谢 28 摘要 研制一种新型，低成本的跟踪系统，提高太阳能光伏电池的发电效率。采用AD0809芯片进行AD转换，控制系统采用C8052单片机，用ULN2003芯片驱动步进电机，实现自动跟踪太阳光线。这个跟踪系统基本能够满足太阳能电池板自动跟踪太阳，而且成本低、结构简单、可操作性强。本课题研制的自动跟踪系统具有可靠性较高、成本低等特点。 关键词：光敏电阻、单片机、AD转换、步进电机 1 引言 在21世纪，电能是社会发展不可或缺的重要能源，但是电能的生产、变换、使用在很大程度上影响到环境，少一点电能的生产使用能换得少一点的环境的污染。然而社会的生产发展必然要增加电力的需求，这便要求我们节约电力，减少电力的浪费。 近年来，资源和环境问题日益成为全球关注的热点问题，随着资源的不断减少，以及环境的日益恶化，人们逐渐认识到在利用能源发展经济，满足自身需求的同时，不能以自然资源的迅速消耗和环境的恶化为代价。与此同时，世界各国对其面临的资源和环境问题达成共识，应该大力发展，推广可再生能源的使用。研究和实践表明，丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源，以其独特的优势而成为人们重视的焦点。现在很多国家都加大了对太阳能光伏发电技术的研究，并制定了相关的政策鼓励太阳能产业的发展，使得光伏产业成为当今发展最迅速的高新技术产业之一。 就目前而言，太阳能光伏发电成本较高，但从长远看，随着技术的进步，以及其他能源利用形式的逐渐饱和，太阳能可能在不久的将来成为主流能源，有着不可估量的发展潜力。因此，我们应该对光伏发电的发展充满信心【1】。 由于光伏发电成本太高，世界各国都在进行各种实验，以提高光伏电池的光电转换效率，进而降低成本。其主要有以下三种方法： （1）积极改进电池制造工艺，采用新的工艺以提高光伏电池转换效率，降低成本；【2】 （2）采用自动跟踪的方法，使光电池随着太阳位置而变化，始终保持太阳能电池板表面与太阳光垂直，这样会大大提高转换效率。理想情况下，该方法比固定太阳能板转换效率提高了30%以上。【3】 （3）采用最大功率跟踪技术，使光伏电池一直工作在最大功率处，也可以提高光伏电池的输出的能量，提高转换效率，降低了成本。 本课题主要是设计一种低成本，简单易行自动跟踪的方法从而提高电池的转换效率，以达到家用太阳能光伏系统的优化的目的。 1.1课题的目的意义 众所周知，我国是一个发展中的大国，同时也是个资源消耗大国，而人均资源储量又偏低，因此快速的工业化过程和巨大的消费性需求使我国对资源对外具有很强的依赖性，环境污染和能源短缺已经直接威胁我国的可持续性发展。与此同时，我国很多居住在偏远地区的人们还用电困难，这些客观条件迫使我们更加努力的寻找和开发新能源，而家用太阳能光伏发电系统就是其一。因此大力发展家用光伏发电产业已经势在必行了，世界各国也正在研究和完善家用光伏发电系统。 这些年，太阳能光伏发电系统虽然发展的很快，但仍然存在很多问题需要改进及提高。本课题将对家用光伏发电系统进行优化设计，从而提高其发电效率。 1.2课题设计的内容 了解太阳能光伏发电系统的结构及种类，考虑地理位置，朝向，季节的不同，根据家庭使用独立发电的特点，利用所学知识研制一种新型，低成本的自动跟踪系统，提高太阳能光伏电池的发电效率，设计优化方案使光能利用最大化，做到使同样的太阳能组件发的电最多，并将该优化方案应用于家用太阳能光伏发电系统中。 2 太阳能光伏发电系统概述 2.1 太阳能光伏发电的原理及其组成 地球表面接收的太阳辐射能量能够满足全球能源需求的1万倍。地球每平方米平均每年接收到的辐射可产生1700KW.h电