毕业设计中期报告-基于PIC16F877A的太阳能控制器.doc

中 北 大 学毕业设计中期报告学 生 姓 名：学 号：学 院：计算机与控制工程学院学科管理部：中北大学专 业： 电气工程及其自动化设 计 题 目： 基于PIC16F877A的太阳能控制器指导教师: 2015年 05 月 15 日毕业设计中期报告学校中北大学专业电气工程及其自动化班级11050442 学号设计题目基于PIC16F877A的太阳能控制器本人在该设计中具体应完成的工作1、 1.研究调查蓄电池充放电特性，分析高压，低压，过充三种充电情况对蓄电池性能恶劣化影响，并提出解决方案2、 2.研究调查太阳能板生成电流的波动性，分析其直接对蓄电池和负载供电的不良影响，并设计解决方案3.提出蓄电池智能化充放电设计方案，避免蓄电池边充电边放电1、 简述毕业设计开始以来所做的具体工作和取得的进展（要详细内容）我的毕业设计是在老师的指导下，从选题开始，经过了收集资料、编制提纲、完成开题报告等过程。a.阶段性成果： 1.通过查阅有关资料和文献对设计的主要内容有了一个系统的了解。 2.对整体思路有了初步方案，顺利完成开题报告设计。 3.对系统控制大体框架初步完成，电路图正在逐步绘制。b.设计部分： 1.蓄电池充电方式作为太阳能储能用的蓄电池由于存在过放、过充、使用寿命短等问题，要选择合适的充放电方式。所有的蓄电池充电过程都有快充、过充和浮充3个阶段，每个阶段都有不同的充电要求，本设计采用最容易实现的恒压充电。2.充放电电路电路由防反充二极管D1、滤波电容C1、续流二极管D2、MOSFET管Q1、滤波电容C2、MOSFET管Q1等构成。二极管D1是为了防反充，当阴天或晚上蓄电池的电压高于太阳能电池的电压时，D1就生效。通过控制开关闭合跟断开的时间（即PWM脉冲宽度调制），就可以控制输出电压。所使用的MOSFET是电压控制单极性金属氧化物半导体场效应晶体管，所需驱动功率较小。而且MOSFET只有多数载流子参与导电，不存在少数载流子的复合时间，因而开关频率可以很高，非常适合作控制充放电开关。设计中采用IRF9540N P沟道MOSFET管，P沟道MOSFET的导通电压Vth0，由下图可以实现MOSFET的驱动。当光耦U5导通时，由于Q1的G极电压很小，G极近似接地，Vgs0，当S极电压达到一定值时，Q1导通。Q2的原理类似。电路如图3。图2 充放电电路3.电压采集电路电压采集电路使用两个串联的电阻，大小比例为10:1，然后并联在需要检测的电压两端，从两个电阻中间采集电压。图3 电压采集电路4. 光耦开关电路当输入信号C1为低电平时，光耦内部的发光二极管的电流近似为零，输出端两管脚间的电阻很大，相当于开关“断开”；当C1为高电平时，光耦内部的发光二极管发光，输出端两管脚间的电阻变小，相当于开关“接通”，此时从U5输入的电压经光耦流向接地端，K1处的电压接近为零，MOSEFT的Vgs0，当S极电压达到一定值时，Q1导通。5.光耦光耦合器是以光为媒介传输电信号。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。光耦工作时对输入、输出的电信号有很好的隔离作用，因此被广泛用在各种电路中。光耦的内部结构如图14所示，在1、2极之间加正向电压，内部的发光二极管（LED）将会发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，3、4极之间导通。反之，光耦内部的发光二极管的电流近似为零，输出端两管脚间的电阻很大，相当于开关断开。由于单片机输出只有5V不足于驱动MOSFET管，因此驱动MOSFET管的电压从U3出接出。 图5 光耦合器 6.MOSEFT管MOSEFT管是利用电场效应来控制电流的，由金属、氧化物和半导体制成，由于场效应管的栅极被绝缘层(例如SiO2)隔离，因此其输入电阻可达109欧以上。MOSEFT管所需驱动功率较小。而且MOSFET只有多数载流子参与导电，不存在少数载流子的复合时间，因而开关频率可以很高，非常适合作控制充放电开关。7.太阳能电池太阳能电池是利用半导体光伏效应制成的，能够直接将太阳辐射转换成电能的器件。具有很强的光伏效应半导体材料，当吸收一定能量的光子后其内部导电的载流子分布和浓度发生变化。光照在半导体P/N结上，就会在其两端产生光生电压，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。在这个过程中，光电池本身不发生任何化学反应，也没有转动磨损，因此使用太阳能电池的过程中没有噪声，没有环境污染，这是其他方式发电所不能比拟的。2、 目前存在问题，下一步的主要研究任务，具体设想与安排（要详细内容）a.存在的问题1.对各控制设备的工作原理还不是很熟悉，需要进一步学习2.对控制系统中的某些元器件参数整定还不明确3.整理设计方案漏洞瑕疵比较多，需进一步改进4.对各子系统还不能做到有机统一整体5.单片机对整体的控制程序还不能熟练的编写，需进一步学习b.下一步主要研究任务 1.针对以上存在的问题，充分利用图书馆信息资源查阅有用资料2.按要求整定设计要求的各元件的选型和参数3.完善系统整体结构设计及控制部分，做到统一整体4.积极向