最新基于单片机控制的太阳能逆变电源设计-毕业论文名师资料合集

湖北民族学院毕业论文（设计）毕业设计（论文）题目基于单片机控制的太阳能逆变电源设计学生姓名：学号：系别：信息工程学院专业：电气工程及其自动化指导教师：评阅教师：论文答辩日期答辩委员会主席摘要全球正面临着严重的能源危机和环境压力，对可再生能源的开发利用得到了快速的发展。在新型的可再生能源中，太阳能是其中一支重要力量，已经成为人类重点开发利用的可再生能源之一。本课题的任务是设计一台基于单片机控制的太阳能逆变电源系统。要求其具有高效节能、成本低廉、性能出色的特点。本系统包含太阳能逆变系统和电池直流充电系统两大部分。为了实现逆变器简单易于操控和成本低廉的设计要求，本文采用了“单向全桥逆变+高频升压+LC滤波”的设计策略。由于需要逆变器输出电压为正弦电压且输出电压谐波含量尽可能小，所以逆变控制方式采用的是SPWM控制技术。在充电器设计部分，本文将介绍太阳能电池的输出和蓄电池的充电，蓄电池组的充电采用的是两段式充电法。而后是直流升压电路和电路的检测和保护，保护电路主要是针对蓄电池的充放电和交流输出进行电路保护，为了使其具有智能化，我将采用单片机进行控制，最后将会用MATLAB进行仿真。经过对仿真数据和图像的分析，本设计达到了最初的设计要求，可以投入到实际的使用中去。关键词：逆变器，太阳能电池，数字化，正弦波调制AbstractTheworldisfacingaseriousenergycrisisandenvironmentalpressureonthedevelopmentandutilizationofrenewableenergyhasbeendevelopedrapidly.Inanewandrenewableenergy,solarenergyisoneoftheimportantforces,hasbecomeoneofthehumanfocusedonthedevelopmentandutilizationofrenewableenergy.OurtaskistodesignasystemofphotovoltaicinverterbasedonMCUcontrol.Ithashighefficiencyandenergysaving,lowcostandexcellentperformancecharacteristics.ThesystemincludesasolarinvertersystemandDCbatterychargingsystemoftwoparts.Intheinverterdesignpart,thispaperwillusethedesignstrategyofone-wayfullbridgeinverter+highfrequencyboost+LCfiltertorealizeinverter,lowcost,simplecircuitandeasytocontrol.Duetotheoutputvoltageoftheinverterforsinusoidalvoltageandoutputvoltageharmoniccontentisassmallaspossible,sotheinvertercontrolmethodisSPWMcontroltechnology.Inpartthispaperwillintroducethedesignofthecharger,andbatterychargingoutputofsolarbattery,chargingbatteryisusedintwostepchargingmethod.Then,theDCboostcircuitandprotectioncircuitdetectionandprotectioncircuit,protectioncircuitforbatterychargedischargeandACoutput,makingitmoreclever,IwillusetheMCUcontrol,andthroughMATLABsimulation.Throughtheanalysisofsimulationdataandimages,thedesignreachedtheinitialdesignrequirements,canbeputintoactualuse.Keywords：Inverter，Solarcell，Digitization，SPWM目录摘要.............................................................IABSTRACT.......................................................II1绪言1.1太阳能利用的背景和现状..........................................31.2太阳能光伏发电系统..............................................31.3太阳能逆变电源的发展与现状......................................51.4电力电子技术的发展与现状........................................61.5本文的主要工作任务和设计要求....................................62太阳能直流充电系统2.1太阳能电池及其工作特性..........................................72.2太阳能电池的电流—电压特性......................................82.3太阳能蓄电池充放电特性和理论....................................92.4太阳能充电系统设计.............................................102.4.1直流升压.....................................................112.4.2蓄电池的充电控制.............................................133逆变系统3.1逆变电路的选择.................................................163.2单相全桥逆变电路的工作原理.....................................173.3逆变电路的设计.................................................193.3.1滤波电路的设计...............................................213.3.2逆变系统的控制方式...........................................234电路的控制、检测和保护4.1控制电路.......................................................274.1.1AT89C51简介.................................................274.1.2控制流程.....................................................274.1.3软件设计流程.................................................274.1.4控制电路图...................................................284.2驱动电路的设计.................................................294.3保护电路的设计.................................................294.3.1蓄电池的过压、欠压保护.......................................294.3.2过流保护.....................................................314.3.3过载短路保护.................................................325基于单片机控制的太阳能逆变电源仿真6总结..........................................................357致谢..........................................................36参考文献.........................................................37附录............................................................391绪言由于全球工业化进程的迅猛发展和人口的飞速增长，全世界对于能源的需求急剧增加，而目前石油、煤炭、天然气这三大化石能源却日渐枯竭，全球已经面临着严重的能源危机。中国的能源资源情况更是不容乐观，有统计数据称，中国的各项一次能源资源都要低于世界平均水平，因此中国的能源资源面临着更加严重的挑战，作为全球人口最多的国家，能源危机不仅仅影响了每个公民的生活，更加影响了我们国家的发展和制约了我们在世界的影响力。不仅如此，由于过度的能源开发，我们的环境已经受到了非常严重的破坏。现在，保护地球的生态环境也已经成为了全球关注的焦点。清洁能源革命已经悄然在在世界各国发起。1.1太阳能利用的背景和现状为了满足人类拥有长期稳定的能源供应需求、拥有一个适宜人类生存的生态环境和实现人类的长期可持续发展，所有国家已经达成了共识，那就是大力开发和利用新型能源，逐步替代传统能源的消耗。此项共识已经开始在全球许多国家迅速开展起来。可以预见，可再生能源必将会成为未来人类的主要能源来源。在可再生新型能源中，太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。太阳能是一种取之不竭、用之不尽且不会对生态环境造成危害的清洁能源。每一秒钟有大概80万千瓦的太阳能从太阳射到地球，这是一个十分惊人的数字，人类只需要把其中的一小部分转化成电能便可以维持我们对能源的需求。我国有76%的国土面积光照充沛，光能资源分布均匀，资源优势十分明显，理论储量达每年17000亿吨标准煤。由于地处北半球，我国许多地区的年平均日辐射量在4千瓦时每平方米以上，我国疆域辽阔，太阳能储量十分丰富，这比其他邻国如韩国、日本等都要有优势，在中国开发和利用太阳能拥有巨大的潜力。太阳能发电比之风电、水电和核电等新型能源来说拥有着技术安全可靠且成熟，而且简单环保等许多优点。十分具有发展前景。1.2太阳能光伏发电系统光伏发电是太阳能的三种转换利用方式（光—热转换、光—化学转换、光—电转换）之一，也是其中利用最为广泛和普遍的方式。其原理是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接变化为电能，称为光伏发电。光伏发电的历史起源于1839年法国科学家贝克雷尔（Becqurel）发现的“光生伏特效应”现象。这就是人类第一次接触和认识光伏效应。将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术诞生于1954年的美国，在那一年第一片单晶硅太阳能电池由美国科学家恰宾和皮尔松在贝尔实验室研制成功。现在，太阳能光伏发电技术已经引起全球许多国家的高度重视，由于其拥有的巨大的发展前景和战略意义，太阳能光伏发电技术得到了各国的大力投入和发展，并针对其制定了长期的发展规划。至1980左右年开始，太阳能光伏发电技术产业保持着以每年百分之十到十五的速度高速发展。使得到1990年左右，太阳能光伏发电技术产业已