基于ARM的太阳能控制器的研究与设计

论文摘要

近年来,由于地球能源的日益消耗,太阳能作为一种可再生的清洁能源逐渐被世界各国所重视。更进一步的利用太阳能技术已经成为人们的共识。太阳能将成为21世纪新能源的最重要部分。本论文主要论述了基于嵌入式系统的太阳能控制器的设计方法。对太阳能控制系统进行了详细的分析和研究。详细阐述了太阳能国内外发展现状,以及太阳能最大功率跟踪点算法的研究,太阳能发电系统的基本组成部分,各种太阳能控制器的介绍,并对太阳能控制器的硬件、软件进行了设计。所设计的太阳能控制器采用了嵌入式ARM7系列芯片LPC2131作为微控制器,通过实时检测蓄电池两端电压来控制蓄电池的充放电过程,以及对负载回路的控制。通过比较各种最大功率点跟踪(MPPT)算法,采用了扰动观测法作为最大功率点跟踪算法。同时采用液晶显示器作为人机接口便于实时显示系统参数。配有按键选择功能来实现电路参数的修改及调控。实验表明,本文提出的太阳能控制器的研究思路,硬件以及软件设计能够达到所需设计的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 太阳能光伏发电的研究背景
• 1.2 太阳能光伏发电的国内外发展现状
• 1.3 本课题研究的基本内容
• 第二章 太阳能光伏系统最大功率点跟踪原理
• 2.1 光伏阵列输出特性及其影响因素
• 2.1.1 光伏电池的理想电路模型
• 2.1.2 光伏阵列输出特性
• 2.1.3 影响光伏阵列输出特性的因素
• 2.2 最大功率点跟踪（MPPT）算法的原理
• 2.3 最大功率点跟踪算法
• 2.3.1 扰动观测法
• 2.3.2 电导增量法
• 2.3.3 模糊逻辑控制
• 2.3.4 电压反馈法
• 2.3.5 功率反馈法
• 2.4 本章小结
• 第三章 太阳能发电系统的结构和设计
• 3.1 太阳能电池阵列
• 3.1.1 太阳能电池的分类
• 3.1.2 太阳能电池的发电原理
• 3.1.3 太阳能电池的基本特征
• 3.2 防反充二极管
• 3.3 蓄电池组
• 3.3.1 铅酸蓄电池的结构
• 3.3.2 铅酸蓄电池的工作原理
• 3.3.3 太阳能用贮能蓄电池的主要应用领域
• 3.4 控制器
• 3.5 测量设备
• 3.6 本章小结
• 第四章 系统的硬件设计
• 4.1 DC-DC变换电路
• 4.1.1 Buck（降压型）变换器
• 4.1.2 Boost（升压型）变换器
• 4.2 主控制器电路
• 4.2.1 主芯片电路
• 4.2.2 时钟电路
• 4.2.3 复位电路
• 4.3 电源电路
• 4.4 驱动电路
• 4.5 检测电路
• 4.6 液晶显示电路
• 4.7 充放电指示电路
• 4.8 按键控制电路
• 4.9 JTAG调试接口电路
• 4.10 本章小结
• 第五章 系统的软件设计及仿真结果分析
• 5.1 A/D转换电路的软件设计
• 5.2 PWM脉宽调制的软件设计
• 5.3 最大功率点跟踪的软件设计
• 5.4 显示电路的软件设计
• 5.5 充放电指示电路的软件设计
• 5.6 仿真结果与分析
• 5.7 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢