基于單片機(jī)控制的太陽能供電地下場照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)(已修改)

　

【正文】 基于單片機(jī)控制的太陽能供電地下聽策劃出照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要在這個(gè)科技飛速發(fā)展的時(shí)代，能源是人類經(jīng)濟(jì)及文化活動(dòng)的動(dòng)力來源。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加和社會生活水平的提高，未來世界能源消費(fèi)量將持續(xù)增長，世界上的化石能源消費(fèi)總量總有一天將達(dá)到極限。開發(fā)利用可再生能源和各種綠色能源以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是人類必須采取的措施。從能源供應(yīng)的諸多因素考慮，太陽能無疑是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的理想的綠色能源。隨著城市的不斷發(fā)展，人口的急劇增加，人均擁有車輛數(shù)的增大，停車問題越發(fā)嚴(yán)峻。停車場也逐漸的朝地下空間發(fā)展。然而地下停車場的照明又給社會增添了新的煩惱。為此，提供一個(gè)合理的地下照明系統(tǒng)是時(shí)代發(fā)展的迫切要求。本設(shè)計(jì)采用LED燈具作為系統(tǒng)的照明光源，采用太陽能光伏發(fā)電與市電交互為LED燈具供電的方式提供供電電源。使用節(jié)能燈具減少了能源的浪費(fèi)，利用太陽能發(fā)電供電，減少了火力發(fā)電等造成的大氣污染的問題。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)AT89S51作為系統(tǒng)的主控制單元，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了太陽能發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制電路的設(shè)計(jì)。并且通過采集太陽能發(fā)電系統(tǒng)蓄電池及太陽能電池板兩端的電壓，實(shí)現(xiàn)火電與太陽能發(fā)電兩種供電方式的自動(dòng)切換。并對太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，太陽能電池在工作時(shí)，隨著日照強(qiáng)度、環(huán)境溫度的不同，輸出功率不同的問題，為了提高發(fā)電系統(tǒng)效率，單片機(jī)通過采樣電壓和電流，通過對功率的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對太陽能電池的最大功率點(diǎn)的跟蹤，確保充分的利用太陽能。本系統(tǒng)智能化的完成了以太陽能發(fā)電、LED為燈具的照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。關(guān)鍵字：能源 太陽能光伏發(fā)電 LED照明 單片機(jī)AT89S51目　錄第一章 緒論 1 1 1 2 2第二章 MPPT控制部分與DC/DC變換 4 4 5 5 6 6 DC/DC變換器 7 7 8 9 10第三章 主要設(shè)備的選擇 12 12 12 12 1 3 3 1 1第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 1 1 1 1 1 DCDC控制電路設(shè)計(jì)(充電電路) 1 2 3 3 A/D轉(zhuǎn)換電路 4 55結(jié)論 6參考文獻(xiàn) 7第一章 緒論全球煤炭、石油、天然氣等能源的消耗不斷增加，引發(fā)了一系列的環(huán)境污染和資源短缺等問題。在這個(gè)世紀(jì)以前，我們能夠使用能源都局限在一次能源上，如煤、CH4和石油。這些一次能源都是經(jīng)過很長時(shí)間，太陽能通過各種轉(zhuǎn)換，被地球上各個(gè)角落的生物儲存起來。但是人類已經(jīng)在這個(gè)星球上生活在了數(shù)千年，在這數(shù)千年里，這些能源無時(shí)無刻不在被人類消耗著，而且留給我們及后代所要使用能源已經(jīng)不多了。隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、不斷增加的人口數(shù)以及人們生活質(zhì)量的不斷改善，將來全球能源消耗數(shù)目將繼續(xù)增長，地球上可用的化石能源必將會被消耗殆盡。當(dāng)前，森林被大面積砍伐，礦物能源被大量使用，全球日均產(chǎn)生近1109TCO2，造成大氣二氧化碳的含量上升，大氣已經(jīng)被嚴(yán)重的污染。若不采取措施，溫室效應(yīng)也將加劇，全球逐漸變暖，南極和北極的冰山必將被融化，后果就是可能造成海平面上漲，1/4的人類社會環(huán)境便會由此承受巨大危險(xiǎn)。面對以上情況，如何讓可持續(xù)發(fā)展成為現(xiàn)實(shí)，探索開發(fā)能夠再利用的能源以及其他綠色新能源便成為了人類亟待解決的問題。從能源提供的多方面因素著眼，太陽能毫無疑義的成為理想的綠色新能源。太陽能即將成為新世紀(jì)極為重要的能源之一，已經(jīng)得到世界能源專家們肯定。通過和常規(guī)發(fā)電技術(shù)比較，太陽能發(fā)電具有①可無限使用；②不會造成危害、穩(wěn)定性好，沒有噪聲，沒有向環(huán)境排放污染，無公害；③可以安裝在各個(gè)角落，而且可以安裝在不影響人類生活的地方優(yōu)勢；④不用使用燃料以及譜架線路便可以立刻發(fā)電供電；⑤能源質(zhì)量高；⑥消費(fèi)者從情感上易采納；⑦很短的建設(shè)時(shí)間，能源利用獲取時(shí)間短等優(yōu)勢。而且，硅作為光伏電池的主要原料存儲量極為豐富，并且伴著太陽電池研究技術(shù)的不斷發(fā)展以及轉(zhuǎn)換效率的持續(xù)改善和與它關(guān)聯(lián)系統(tǒng)科技技術(shù)的不斷成熟，產(chǎn)業(yè)成本費(fèi)用己經(jīng)呈現(xiàn)急劇走低的勢頭。據(jù)此預(yù)見，太陽能發(fā)電在全球的未來發(fā)展中勢必會占據(jù)主導(dǎo)地位。所以，利用光伏發(fā)電是兼開發(fā)利用可再生新能源、生態(tài)環(huán)境不斷改善、人民生活條件不斷提高綜合性的面向新世紀(jì)人類進(jìn)步的重要課題；也是兼電學(xué)技術(shù)支持多方面學(xué)科以及自動(dòng)控制理論等先進(jìn)技術(shù)于一體的綜合性研究課題。太陽能向其他形式的能轉(zhuǎn)換的方式多種多樣：目前，全球各國尤其是發(fā)達(dá)國家把光伏發(fā)電技術(shù)放在尤為重要的地位，著重制定了規(guī)劃，擴(kuò)大投入、全力貫徹發(fā)展。1980年后，即便處于全球經(jīng)濟(jì)衰退和低潮的時(shí)候，光伏發(fā)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)也始終保持著以百分之十到百分之十五的逐步增加發(fā)展速度。90年代末期，光伏發(fā)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更加迅速，并成為世界增長速度最快的新型該科技產(chǎn)業(yè)之一。1997年全球光伏電池組件的生產(chǎn)總量達(dá)到了2108W，比1996年提高了百分之三十五。各國始終在采取改進(jìn)工藝、不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、開拓新市場等方式來減少制造成本。近幾年，全球光伏電池的生產(chǎn)量以平均每年近百分之四十的速度增長，2004 年全世界總產(chǎn)量便達(dá)到了1109W。鑒于太陽能光伏發(fā)電有很多優(yōu)勢，其研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)和市場開拓已經(jīng)成為目前全球各國，尤其是世界發(fā)達(dá)國家競爭的主要熱點(diǎn)。21世紀(jì)以來，一部分發(fā)達(dá)國家相繼制定了發(fā)展涉及太陽能電池的能夠反復(fù)使用的能源方案。光伏電池的研制首先在歐洲、美洲和亞洲以大規(guī)模的形式展開。美國和日本為奪取世界光伏發(fā)電市場的首要地位，紛紛制定實(shí)施了太陽能技術(shù)的研發(fā)計(jì)劃，比如，到2010年，109 W (其中包括了百萬屋頂計(jì)劃)；日本計(jì)劃將會總安裝5109瓦(日本新陽光計(jì)劃)、歐盟計(jì)劃累計(jì)安裝3GW，中國、~2GW[]。據(jù)預(yù)測，2050年約占1/4。由此可以斷言，光伏發(fā)電具有廣闊的市場和很好的發(fā)展前景。我國從1958年才開始研究太陽能電池，1972年第一次成功地在地面應(yīng)用了光伏電池，1979年開始制造以單晶硅為材料的太陽能電池。我國的太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了兩次跳躍，首次是在20世紀(jì)80年代后期，我國正處于改革開放蓬勃發(fā)展時(shí)期，國內(nèi)相繼引入了多條光伏電池生產(chǎn)線，106W，中央政府、地方政府、國家工業(yè)部委和國家大型企業(yè)在引進(jìn)的太陽電池生產(chǎn)設(shè)備以及生產(chǎn)線的投資中占了主導(dǎo)地位。第二次跳躍是在2000年以后，主要是受到世界大環(huán)境的影響、涉外項(xiàng)目/市政項(xiàng)目的啟動(dòng)和市場的帶動(dòng)；如：2002年由我國法改委承擔(dān)實(shí)施的“光明工程”的輸電到鄉(xiāng)和隨后的送電到農(nóng)村工程都采用了太陽能光伏發(fā)電技術(shù)。2006年以前，我國還存在約三萬個(gè)村莊，七百萬多戶，三千萬村民還不能用上電，百分之六十的使用電能的縣還存在嚴(yán)重缺電的問題，由此可見，國內(nèi)太陽能光伏發(fā)電市場潛力巨大。2006年國內(nèi)光伏電池制造能力跨過了3108W大關(guān)。預(yù)計(jì)在2002后的十幾年中，太陽能光伏電池的市場會產(chǎn)生巨大的變革，2010年前中國太陽電池基本上是應(yīng)用于獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)。預(yù)計(jì)，后十年（即到2020年），中國光伏發(fā)電市場主流將會轉(zhuǎn)變?yōu)椴⒕W(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。第二章 MPPT控制部分與DC/DC變換光伏陣列輸出是非線性的，而且它的輸出在不同的光照強(qiáng)度下、環(huán)境溫度下和負(fù)載情況變化時(shí)變化。根