10W太阳能便携式充电器设计

1、 光伏发电技术光伏发电技术 课程设计（论文）课程设计（论文）题目：题目： 10W10W太阳能便携式充电器设计太阳能便携式充电器设计 院（系）：院（系）： 专业班级：专业班级：学学 号：号：学生姓名：学生姓名：指导教师：指导教师：起止时间：起止时间：本科生课程设计（论文）I课程设计（论文）任务及评语院（系）： 教研室： 电气教研室注：成绩：平时40% 论文质量60% 以百分制计算学 号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目10W10W太阳能便携式充电器设计太阳能便携式充电器设计课程设计（论文）任务太阳能便携式充电器的输出电压 DC5.0V，额定输出电流 2000mA，具有短路、过充、过放和过流保护

2、。适用于所有手机、MP3/MP4、户外灯移动数码备用充电。 由于内部采用电池储能，太阳能电池可以采用小容量，通过能量积累达到使用的程度。适合外出时携带使用。主要设计内容：主要设计内容：1. 太阳能电池板设计及选择2. 储能蓄电池设计及选择3. 充放电控制电路设计4. 稳压输出电路设计进度计划第 1 天 查阅收集资料第 2 天 总体设计方案的确定第 4 天 太阳能电池板设计及选择第 5 天储能蓄电池设计及选择第 6、7 天充放电控制电路设计第 8 天 稳压输出电路设计第 9、10 天 设计说明书完成指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日本科生课程设计

3、（论文）II摘 要近年来，随着各种大型场馆的建立，对室内定位服务的需求日益增加，室内定位技术研究引起人们的广泛关注，多种定位技术在室内定位领域发挥了尤为重要的作用。本文主要针对如何提高节点室内定位精度进行了研究。首先，确定了无线传感器网络的基本定位算法，主要有基于测距的TOA、TDOA、AOA、RSSI 算法和非基于测距的质心、DV-Hop、APIT 算法；研究了 RSSI 测距原理，讨论了参数因子变化对 RSSI 和距离的影响并进行了仿真分析。其次，对室内信号模型进行了分析，确定了算法所用室内信号路径损耗模型；针对 RSSI 方法测距定位误差较大的问题，提出了基于 RSSI 测距误差修正的加

4、权质心定位算法。最后，针对最小二乘算法计算未知节点估计位置与实际位置偏差大的问题，本文提出了一种新的基于信标的混合定位算法-CLA 算法。该算法在 RSSI 测距误差修正的基础上，首先采用加权最小二乘算法求得节点初步估计位置，将该初步估计位置作为扩展卡曼滤波的初始状态信息，然后采用扩展卡尔曼滤波对节点位置进行迭代求精。仿真表明，该算法定位性能较好，并且研究了优选信标节点参与扩展卡尔曼滤波迭代计算的最优排序方案，进一步提高了节点定位精度。关键词：关键词：无线传感器网络；室内定位；无线传感器网络；室内定位；RSSI；加权质心；混合定位；加权质心；混合定位本科生课程设计（论文）III目 录第 1 章

5、 绪论 .11.1 光伏发电系统概况 .1第 2 章 光伏发电装置总体结构设计 .3第 3 章 发电装置功能电路设计 .43.1 太阳能电池板的选择 .43.2 蓄电池参数计算及选择 .53.3 充放电电路设计 .63.4 稳压输出电路设计 .8第 4 章 结论 .9参考文献 .10附录 系统图 .11本科生课程设计（论文）1第 1 章 绪论1.1 光伏发电系统概况 光伏发电系统（PV System）是将太阳能转换成电能的发电系统，利用的是光生伏特效应。光伏发电系统分为独立太阳能光伏发电系统和并网太阳能光伏发电系统。它的主要部件是太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器。其特点是可靠性高、使用寿命长

6、、不污染环境、能独立发电又能并网运行，受到各国企业组织的青睐，具有广阔的发展前景。据智研咨询统计：2012 年全球光伏发电累计装机达到 97GW,2012 年全球新增装机 30GW，中国新增装机占全球总量的 16%以上 ，随着国家对清洁能源产业的大力扶持，我国光伏发电系统产业将迎来发展高峰期。是指利用光伏电池的光生伏打效应，将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统，包括光伏组件和配套部件(BOS)。与现有的主要发电方式相比较，光伏发电系统的特点有：工作点变化较快，这是由于光伏发电系统受光照、温度等外界环境因素的影响很大；输入侧的一次能源功率不能主动在技术范围内进行调控，只能被动跟踪当时光照条件下的

7、最大功率点，争取实现发电系统的最大输出；光伏发电系统的输出为直流电，需要将直流电优质地逆变为工频交流才能带负荷。独立太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电不与电网连接的发电方式，典型特征为需要用蓄电池来存储夜晚用电的光伏发电系统2能量。独立太阳能光伏发电在民用范围内主要用于边远的乡村，如家庭系统、村级太阳能光伏电站；在工业范围内主要用于电讯、卫星广播电视、太阳能水泵，在具备风力发电和小水电的地区还可以组成混合发电系统，如风力发电/太阳能发电互补系统等。并网太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电连接到国家电网的发电的方式，成为电网的补充，典型特征为不需要蓄电池。民用太阳能光伏发电多以家庭为单位，商业用途主要

8、为企业、政府大楼、公共设施、安全设施、夜景美化景观照明系统等的供电，工业用途如太阳能农场。与现有的主要发电方式相比较，光伏发电系统的特点有：工作点变化较快，这是由于光伏发电系统受光照、温度等外界环境因素的影响很大；输入侧的一次能源功率不能主动在技术范围内进行调控，只能被动跟踪当时光照条件下的最大功率点，争取实现发电系统的最大输出；光伏发电系统的输出为直流电，需要将直流电优质地逆变为工频交流才能带负荷。本科生课程设计（论文）21.2 本文研究内容1. 太阳能电池板设计及选择太阳能光伏板是充电器的前端部分，负责将太阳能转化为电能，控制电路负责把产生的电能储存到电池中，是整个产品的控制中枢。它主要有

9、两方面的功能：一是将太阳能板产生的电能尽可能多得储存到内置电池中；二是当充电器给手机等设备充电时，安全的尽可能多的将内置电池里的电量输出给手机等设备，而尽量少的将电量损耗在线路上。2. 储能蓄电池设计及选择便携式及户用光伏电源已开始选用密封型铅电池，密封型铅蓄电池与开口式铅蓄电池相比，主要有下列优点：不需专门的维护；即便倾倒电解液也不会溢出；不向空气中排放氢气和酸雾；安全性能更好3. 充放电控制电路设计控制电路应该具有过流保护（当充电电流过高时能自动限流，不会对充电设备产生损害） ，过充保护（当电池电量达到设定的限度时，将自动停止对电池的充电，从而杜绝电池损坏甚至爆炸的可能） ，过放保护（主要

10、是用来保护电池，避免深度放电而对电池产生损害） ，温度保护（当控制电路温度超过设定温度，充电器将自动停止工作，以保护电池） 。4. 稳压输出电路设计将太阳能转换成电能，将电能通过锂电池进行存储，以达到移动数码产品户外供电的目的。整个产品采用单节大容量锂电池作为储能装置，充电采用双层充电模式：即太阳能板接收太阳光充电、充电器充电双向充电模式本科生课程设计（论文）3第 2 章 光伏发电装置总体结构设计根据设计要求当光线条件适宜时，通过太阳能电池板吸收太阳光，将光能转换为电能。由于充电器多采用大电流的快速充电，在电流充满后，如果不及时停止会使电池发烫，过度的充电会严重损害电池的寿命。这就需要一个复杂

11、的控制系统，本系统采用 89C51 作为充电电路控制器，从而以较低成本轻松实现复杂的充电智能控制，同时也可以为其它小型电子产品提供洁净的直流电源。 图 2.1 总体设计方案图D1 1 3 Ci C2 2 C1 Co + +太阳能电池板 DC/DC 变换AT89C51ADC0809手机电池按键显示电路GND本科生课程设计（论文）4图 2.2 LM7085 引脚图 AT89C51 VCC +5v + S 10k 30P 30P 图 2.6 CPU 最小系统图第 3 章 发电装置功能电路设计3.1 太阳能电池板的选择太阳能电池板是太阳能供电系统工作的基础，是该充电器的核心部分，其功能是将太阳光的辐射

12、能量转化为电能，如今的便携式数码设备种类较多，所需电压电流不等，对于输入功率较大的设备，必须采用面积较大的电池板，而这又给携带带来不便。因此该设计采用模块式组合，根据不同充电负载的需要，将太阳能板进行组合，以达到具有一定要求的输出功率和输出电压的一组光伏电池。本文以手机等常用小功率用电设备为例，说明其太阳能充电器的设计过程。40 31 9 18 1920本科生课程设计（论文）5 + - 图3.1 压力传感器3.2 蓄电池参数计算及选择1. 蓄电池充放电容量蓄电池充电容量 QC:蓄电池充电时消耗的能量Qc=Ic dt蓄电池放电容量 Qd:完全充足电的蓄电池在一定放点条件下放出的电量Qd=Id d

13、t2. 蓄电池效率放电时能放出的全部电量与充电时充入的全部电量的百分比。可用安时效率 A或瓦时效率 w 表示，他们的关系为： IdUdtd w= =AUdUc100 IcUctc3. 荷电状态（SOC）以充电量与蓄电池额定容量的比值 SOCQ(t)Q(r)4. 放电深度（DOD）低频振荡器本科生课程设计（论文）6蓄电池放电量与额定容量的比值 DOD=1-SOC5. 蓄电池寿命a.浮动充电寿命：蓄电池保持在浮动充电条件下的使用寿命。即在一个固定的浮充电压和特定的温度条件下的使用寿命。b.循环寿命：在一定的充电条件下，蓄电池被全充全放的次数。蓄电池的寿命与放电深度、充电电压和环境温度密切相关。3.

14、3 充放电电路设计 L + + D T1 V D1 C R- -图 3.2 A/D 转换电路 R1 R2 R3 IN2 1 R4 R 2 V VCC 3 P21SHND OUT NC VCC RG1 RG2 GND SIGN本科生课程设计（论文）7 4图 3.3 模拟量硬件检测电路太阳能充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。基本功能必须具备过充保护、过放保护、光控、时控与防反接等。当蓄电池电压达到设定值后就改变电路的状态。 在选用器件上，目前有采用单片机的，也有采用比较器的，方案较多，各有特点和优点，应该根据客户群的需求特点选定相应的方案。 R10 R2 C1 R7 J R1 R4 R6 BG4

15、 BG0 BG2 BG3 R9 R11 BG1 R3 R5 R8 图 3.4 报警电路 J本科生课程设计（论文）8 图 3.5 独立式按键电路3.4 稳压输出电路设计1.稳压电源的技术指标：1)特性指标：输入电源、输出电压及输出调节范围2)质量指标：稳压系数、输出电阻、温度系数及纹波电压 串联型稳压电路: + - 输入电压变化时引起输 出电压的相对变化。 JL vcc123 45 67 89 1011 12 13141516 R11本科生课程设计（论文）9 LCD图 3.6 液晶显示电路本科生课程设计（论文）10第 4 章 结论本手机充电器系统通过方案论证和可行性分析最终确定由 89C51 单片机完成主电路的控制与设计并开展外围电路与控制电路的设计。硬件电路的设计是由电路原理图的绘制以及参数的确定。在硬件电路设计上遇到一些问题，关于 DC/DC的转换遇到问题，经过反复分析论证，经过反复分析论证最后确