《本科毕业论文---基于模糊控制mppt的太阳能充电控制器的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《本科毕业论文---基于模糊控制mppt的太阳能充电控制器的设计.doc（29页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、盐城工学院本科生毕业设计说明书（2015）毕业设计说明书基于模糊控制MPPT的太阳能充电控制器的设计专业新能源科学与工程学生姓名 班级 学号 指导教师 完成日期2015年6月5日毕业设计说明书独创性声明本人声明所呈交的毕业设计说明书是本人在导师指导下进行的研究、设计工作后独立完成的。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，说明书中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究所做贡献集体和个人，均己在说明书中作了明确的说明并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。毕业设计说明书作者签名(手写): 日期: 年 月 日指导教师签名(手写):日期: 年 月 日基于模糊控制MPPT的太阳
2、能充电控制器的设计摘 要：本文提出了一种新型设计方案基于模糊控制MPPT的太阳能充电控制器，以充分保护蓄电池和最大限度地增大太阳能电池的转换效率为基本设计目标。首先介绍了光伏电池阵列的结构特性和铅酸蓄电池的充电技术，并结合设计要求确定了多阶段恒流的充电策略。硬件方面：该系统控制芯片为单片机PIC16F877，为实现模糊控制与最大功率点跟踪，设计了Buck电路模块与控制电路模块，通过采集光伏电池阵列与蓄电池的电路信号，反馈给单片机，实现芯片的智能控制；为实现控制电路的安全，使充电控制器系统在稳定的状态下运行，方案中设计了诸如：防反接、防过流、防过压和防电磁干扰等保护电路，完成对系统电路中所选元件
3、的参数的分析与计算，完成系统充电控制电路设计。通过PROTEL软件，绘制了电路原理图。软件方面：首先设计了整体与各部分电路的工作流程，然后根据模糊控制的最大功率点跟踪程序算法，选取了多阶段恒流充电技术的充电策略，实现了控制系统的稳定智能运行。 关键词：模糊控制；最大功率点跟踪；Buck电路；充电保护；Design of Solar Charge Controller Based on MPPT and Fuzzy ControlAbstract：This paper proposes a new design scheme - based on fuzzy control MPPT solar
4、 charge controller to adequately protect the battery and increases the maximum conversion efficiency of solar cells as the basic design goals.Introduces the main components and functions of the system: the structural characteristics of the photovoltaic cell array and lead-acid battery charging techn
5、ology, combined with design requirements to determine the multi-stage constant current charging policy. Hardware: The system controller chip microcontroller PIC16F877, for the realization of fuzzy control and maximum power point tracking, designed Buck circuit module and the control circuit module,
6、through the acquisition of a photovoltaic cell array and battery circuit signal feedback to the microcontroller, to achieve a smart chip control; to achieve safe control circuit, the charging controller system is running in a steady state, program design such as: anti-reverse, anti-overcurrent, anti
7、-overvoltage and anti-electromagnetic interference protection circuit, to complete the system circuit analysis and calculation of the parameters of the selected element to complete the system charge control circuit design. By PROTEL software, draw a circuit diagram. Software: First, the overall desi
8、gn and work flow of each part of the circuit, then the maximum power point tracking algorithm based on fuzzy control program, select a multi-stage charging policy charging techniques, intelligent control system to achieve a stable operation.Key words: Fuzzy control;The maximum power point tracking;B
9、uck circuit;Charging protection；目 录1 概 述11.1课题背景11.2研究意义11.3主要内容12 设计方案及主要部件22.1设计方案22.2光伏电池22.3铅酸蓄电池42.4充电策略53 光伏充电器的硬件设计53.1 BUCK电路63.2控制电路83.3充电电路123.4本章小结164 光伏充电器的软件设计174.1控制系统软件设计174.2最大功率点跟踪软件设计184.3模糊控制算法工作方式184.4各种保护电路的软件设计流程194.5本章小结215 结束语22致谢23参考文献24附录1:：PCB图25附录2：硬件电路图26基于模糊控制MPPT的太阳能充电
10、控制器的设计1 概 述1.1课题背景当今时代，经济发展迅速，消耗了大量的传统能源，而因此带来的环境恶化问题日益严重，以致可持续发展战略被人们看好。而如何取代传统能源，打开新能源世纪的大门，是无数远见人士正在孜孜不倦探索实验的。绿色、无污染和可持续发展的价值使太阳能成为全世界关注的焦点，但长期以来太阳能的充电技术一直没有所突破。转换效率低的光伏控制器，昂贵的蓄电池制约着光伏的发展，因此，研究光伏充电技术是相当有意义的。1.2研究意义作为一种新型能源，一种新的技术和产业，与其它成熟技术产业相比，有优势也有发展时间短、技术未成熟导致的尚不完善的地方，例如性价比、管理、性能、标准、维护、环保等。目前正
11、常蓄电池的使用寿命在23年。而且在其寿命周期内还要经常检查蓄电池的充电放电情况随时观察电极或接线是否有腐蚀或接触不良之处。另外在一些简单的系统中应根据储能情况，控制用电量防止蓄电池因过放而损坏。发现有异常情况应当立刻检查、维修，加上其它设备如控制器、逆变器等的故障检查，可以想象，如果不彻底解决蓄电池的寿命和体积，维护将是一件极其繁重的工作，因此寻求对蓄电池良好的充电方法就显得尤为重要。1.3主要内容本论文对太阳能充电技术进行了较为深入的研究，以充分保护蓄电池和最大限度地增大太阳能电池的转换效率为基本设计目标，采用PIC16F877进行智能控制，对太阳能最大功率跟踪技术和蓄电池的充电技术进行了系
12、统的理论研究，并对最大功率跟踪系统进行模糊控制。对太阳能充电系统进行硬件设计与开发，介绍了系统的整体结构和系统组件的选型，对系统的充电电路和控制系统进行详细设计，包括Buck电路各器件的选择，以及控制系统的采样模块、辅助电源模块、MOSFET驱动模块、温度检测模块和EMC隔离模块进行设计。此外，介绍了系统的软件设计与实现，详细介绍了太阳能充电系统的软件设计，最大功率跟踪的软件设计，和各种保护电路的软件设计。2 设计方案及主要部件2.1设计方案光伏充电控制器的结构图如图2-1所示：图2-1 光伏充电控制器结构示意图系统由光伏阵列、Buck变换电路、充电电路、驱动电路、采样电路和蓄电池等部件组成。
13、光伏电池阵列发出的功率经过 DC/DC 变换器对蓄电池进行充电。控制电路主要依据4路采样信号：光伏阵列的输出电压；蓄电池的输入电压；Buck电路的输出电压；蓄电池的输入电流。这4路采样信号均是变化的直流信号，这4路信号经电平转化送入的AD端口来控制系统工作。本设计系统有两种工作状态：a) 光照充足：检测蓄电池的荷电状态（SOC）确定是否使用光伏电池进行充电。b) 光照不足：检测蓄电池的荷电状态（SOC）确定是否使用备用电源及市电进行充电。2.2光伏电池2.2.1 光伏原理光伏电池发电的根据是利用半导体材料的光敏特性，光伏电池工作原理图如图2-2所示：图2-2 光伏电池的工作原理一部分太阳光被光
14、伏电池板反射掉，其余部分被电池板吸收。之后一些光子变成热能，剩下的光子便与半导体的原子价电子碰撞，产生了电子空穴对。在N区：显正电的空穴向P-N结扩散，达到P-N结边界后受到内建电场作用，开始作漂移运动，越过势垒区进入P型半导体，N型半导体便有大量的显负电的电子。在P区：显负电的电子向P-N结扩散，达到P-N结边界后受到内建电场作用，开始作漂移运动，越过势垒区进入N型半导体，P型半导体便有大量的显正电的空穴。从而形成光生电场，与内建电场的方向相反。光生电场不仅拥有抵消势垒电场的作用，还能使P型半导体带正电，N型半导体带负电，电动势就产生在P-N结中，这种现象就是光生伏特效应。当P、N型半导体两
15、端接上导线后，电流就产生了，负载也就工作了。2.2.2 等效电路光伏电池等效示意图如图2-3所示：图2-3 等效电路示意图电池的光电流、串联电阻 和旁漏电阻三个部分组成了等效电路。串联电阻由光伏电池板的内体电阻、表面电阻和电极电阻组成；旁漏电阻由实际电池板的外部污垢和内部损坏造成；光电流是电路中负载 时的短路电流，主要与光照强度和电池板面积有关，并与之都成正比关系。在理想太阳能电池中，的值很大，的值很小，但是因为它们独特的工作方式， 旁漏电阻和串联电阻分别并联和串联在电路中，所以进行计算时，这两个值可以忽略。(2-1)(2-2)(2-3)(2-4)(2-5)其中，是负载电流；是反向饱和电流；为
16、电池的短路电流；Q为电子电荷，；K为玻尔兹曼常量，；T为绝对温度；弱光条件下：，；强光条件下：，。可见，弱光时，开路电压与光照强度是线性关系；而强光时，开路电压则与光照强度是对数关系。2.3铅酸蓄电池铅酸蓄电池有很多种充电方法，设计参考了恒流、恒压、两阶段、三阶段充电方式。2.3.1 恒流充电以一定的电流进行充电，及根据充电时电池的电压而调整充电电流并保持恒定。这种方法的优点是：对串联的多个蓄电池电池组充电时，能使各个蓄电池的容量易达到平衡，是一种小电流长时间的充电模式。然而缺点是：充电后期电压偏高、充电时间长、对极板的冲击大、耗能较高、充电效率低且不足60%。2.3.2 恒压充电以一定的电压
17、进行充电，及根据充电时电池的电流而调整充电电压并保持恒定。这种方法充电前期电流大，后期充电电流自动减小，所以充电时间短，能耗低，充电效率高达85%。不足之处是：初期电流大，伤害蓄电池；后期电流小，不适用于串联的多个蓄电池电池组。2.3.3 两阶段、三阶段充电这种方法是结合恒流与恒压充电优点的一种充电策略。首先进行恒流充电，当充电容量达到一定程度后，再采用恒压充电。如此就可以避免充电初期的大电流和后期的高电压的出现。充电时的电流、电压变化曲线如图2-4所示：图2-4 电流、电压示意图在三阶段充电法是在达到其额定容量时，继续以小电流对蓄电池进行充电，用来弥补蓄电池的自放电，也称为浮充。如图2-4的
18、虚线段Uf，表示第三阶段，可以直接在两阶段之后继续进行，但Uf的值明显要小于前面的恒压阶段的电压值。2.4充电策略相对于恒压充电，恒流充电的电流更稳定。但是，恒流充电电流过高可能导致蓄电池在低荷电状态时就达到析气电压，从而影响蓄电池的使用寿命；而且小电流会延长充电时间，充电效率降低。两阶段法虽然可以解决在蓄电池充电电压达到析气电压之后，再进行恒压充电而产生的充电过充和析气过多的问题，但是它的充电接受能力却降低了，增长了充电时间，有所缺陷。本系统采用多阶段恒流技术来解决充电过程中遇到的各种问题，多阶段恒流技术是通过将充电过程分阶段，然后监测蓄电池在各个阶段的不同状态，最后变换成了相应的恒流值，从
19、而有效地避免了充电恒流前期过大，后期过小而带来的损害蓄电池以及充电时间太长的问题。3 光伏充电器的硬件设计光伏充电控制器的设计分为硬件设计和软件设计。本方案在进行硬件设计时，主要是对系统各功能电路的工作运行方式，以及各电路的元件类型和参数大小的选择；软件设计则主要是对工作时最大功率跟踪控制系统运行程序的设计、并研究充电时的各种保护程序和遇到各种故障时应该采取的相应动作，保证了电路的正常运作。3.1 BUCK电路BUCK电路具有两方面的功能：一方面控制蓄电池的充电状态；另一方面对光伏电池阵列进行MPPT控制，在设计该部分电路时需要对电路中参数进行分析计算然后选择型号适应的元件，元件包括：功率开关
20、管T、续流二极管D、电容C和输出滤波电感L。Buck电路工作原理示意图如3-1 所示：图3-1 工作原理示意图由电压源、电感器、电容器和二极管等元件组成。该变换器以斩波的形式来降低电路平均输出电压，可将其输入端接在光伏电池板的输出端，通过变换器将其降压后把输出端接在蓄电池的输入端。用PROTEL DXP绘制的电路图如图4-3所示：图3-2 Buck电路图3.1.1 功率管开关算法中，已知采样周期是，那么采样频率为。正常工作时，在采样周期内，想要获得稳定的BUCK电路，必须确保开关管T的开关频率至少是采样频率的100倍。本设计电路中，输入电压最大为，那么可以知道功率管的额定电压不能小于；峰值电流
21、为，所以，综合考虑成本等因素，选用的功率开关管的频率，开关功率管型号为。3.1.2 输出滤波电感电感的选择基本工作要求是：输出为规定的最小电流时，电感仍然可以继续正常工作。已知工作时，当电感电流的斜波为峰峰值的一半，对应的临界连续电流等于充电电路的直流电流，为斜波峰值，等于，为L的输入端电压，接近于。所以，考略余量，取。3.1.3 电池电容滤波电容需满足输出纹波的要求，电容等效为电阻和电感串联。输出纹波由和决定，的纹波分量正比于与，的纹波分量与其流经电流的积分也是正比关系，但是，它们拥有不同的相位。在实际工作时，的纹波分量可以忽略，300KHz以下频率的也可以忽略。电容厂家的产品目录上很少直接
22、给出，但的积近似为常数，为，可取。则，其中纹波电压，为0.05V，考虑余量，取1mF。3.1.4 续流二极管因为工作时，反向恢复时间越小越有益，所以更加期望选用可以超快或者快速恢复的续流二极管。已知其最大工作电压和最大工作电流分别为和，经考虑，选择用型号为的续流二极管。3.2控制电路控制系统可分为控制芯片、驱动模块、信号采样模块等，将采样电路的电压、电流和温度等参数输入单片机，进行运算后由端口的输出信号控制电路的的开断，并由模块输脉冲驱动电路的功率开关管，以下将分别对各个模块进行设计。3.2.1 控制芯片本设计采用美国公司研发的单片机，其外设资源丰富且计算处理能力较好。PIC16F877 最小
23、系统电路图如3-3图所示：图3-3 PIC16F877 最小系统电路图3.2.2 驱动模块驱动电路图如图3-4所示： 图3-4 驱动电路图功率开关具有易并联、开关速度快和所需驱动功率低等优点。图3-4中，是稳压二极管，是隔离变压器，驱动电路中和工作时可以互补，一旦发生故障可以降低电路的损坏。导通期间，想要电压稳定工作，可用电容来隔离直流，但其值需要取大一些，可取。工作时，能承受的负向电压值为，如果副边绕组的负电压太大，可以用对电路进行降压。该驱动电路具有以下优点：a) 该电路可进行电气隔离，驱动的关断能力不受脉宽影响。b) 在驱动进行关断动作时，电路会得到一个电容的负压，可以提高功率管的关断速
24、度。3.2.3 信号采集模块本设计中需要进行采样的信号为：光伏阵列的输出电压；蓄电池的输入电压；Buck电路的输出电压；蓄电池的输入电流。对于采样信号的设计要求是：不仅要如实反映检测值，还要响应快、精度高、线性度好。A 电流检测电路电流检测电路如图3-5所示：图3-5 电流检测电路是功率开关管，它可以用来当做最基本的开关使用，也可以用来检测电路中的电流大小，比如知道的电压，可计算出负载电流，这里的功率开关管用于保护充电电路。B 电压检测电路如3-6所示，这块电路是用于对电路中电压进行检测，然而真正工作时很容易产生电流泄漏的问题，这样就会影响测量值的精度。所以本设计中为解决这一问题，加入了电阻分
25、压网，它是由精度为的电阻组成的，然后在输出端并联了一个小漏电电流的精密电容。图3-6 电压检测电路这样可以通过电阻分压确定单片机的值，检测电路的输入输出电压、。然后，若为时，为，计算可得值是，此时，控制系统会监测到过压情况，便马上进行过压保护动作。电压也是通过这种工作方式检测的。C 温度监测电路温度监测电路如图3-7所示：图3-7 温度监测电路我们都知道一般系统工作时，特别是光伏系统，受温度影响更大，工作温度升高，电路中的电阻阻值会也会变大，但是在本设计的电路中采用了负温度系数的热电偶，温度升高时，电阻反而降低，这样一来的值就会相应的升高。之后，系统可以通过调整占空比来降低的值，也就降低了输出
26、电压。所以，在蓄电池的表面安装了热电偶，这样就可以保证蓄电池充电的高效性。D 防护电路因为光伏电池板是放置在户外的，出于对工作环境的考虑，需要减弱电磁干扰产生的影响，防电磁干扰防护(即防护)。而其中比较影响较大的因素是，静电现象和阴雨天的雷击，所以如何对系统进行防护尤为重要。防护的电路如图3-8所示：图3-8 防护电路图3-8中主要功能器件是压敏电阻，为型的限压型保护电阻。如果其两端的电压大于，那么就变为短路失效模式，电流将被导入大地。是一种限压型保护器件，为型的限压型保护电阻，如果其两端的电压大于，那么就变为短路失效模式，电流将被导入大地。的响应时间为级，是最快的限压型浪涌保护器件之一，除此
27、之外，它对静电的滤除也有一定作用的。然而，的响应时间为级，比要慢一些，但通流量较 大，所以在直流电源的防雷电路中也会使用。3.3充电电路充电电路框图如图3-9所示：图3-9 充电电路框图对电源端、电池端、电流、进行监测，控制功率开关管、的导通关断，其保护功能如下：A 欠压保护当监测点设为某定值时，系统在工作时易产生振荡，因为：如果某刻系统工作不稳定，一旦端电压稍有降低，那么因为直流侧检测到的电压为就停止了工作，片刻之后，当电压再上升到后，系统又开始工作，工作状态为：停止运行停止，这就产生了振荡。因此，为了解决这一状况，设计运行程序时加入了滞环处理这一环节，即在电压低于停止工作后，再设置一个启动
28、电压，比如，当电池电压高于时再重新启动系统。通过这种保护，可以避免振荡产生。B 过压保护正常工作时，蓄电池的工作方式是最大功率点跟踪，所以，当端电压达到过压保护电压时，极化现象将非常严重。的充电电压就是危害蓄电池寿命的阀值电压，一旦达到这个电压值，功率开关管需要立即关断，过压保护开始动作，停止光伏电池板的充电工作，系统的运行暂时由蓄电池维持。C 过流保护强充阶段时电流比较大，但也不能大过蓄电池充电的初期电流，否则功率开关管会自行关断，对蓄电池的过流保护。D 反充保护反充保护是为了避免蓄电池接反而带来的一系列问题，达到只熔断保险些，保护后续电路的效果。方法是在充电端的正极安装了一个的熔断保险丝，
29、并在端子间安装二极管。E 保护电路设计中电磁兼容防护(保护)，为了应对雷击浪涌状况，在靠近电池正极的充电端安装了对地的，然后，通过检测充电电流可以判断出蓄电池的充电状态，然后用指示灯表明是否充电完成。对充电电路硬件设计进行介绍时，首先要了解的工作方式。的引脚功能表如表3-1所示:表3-1 BTS6133D引脚功能引脚符号功能1OUT输出：接负载，外部短接引脚1和3。2IN输入：当该引脚短接到地，功率开关管导通。6Vbb供电电压4IS感应输出：提供与负载电流成比例的感应电流，以免过载，温度过高或短路。3OUT输出：接负载，外部短接引脚1和3。3.3.1 过压保护的硬件电路过压保护硬件电路图如图3
30、-11所示：图3-11 过压保护硬件电路图当时，比较器的输出端是高电平，然后，三极管动作，开始导通，三极管开始关断，接着点电位置零，功率开关管的对地状态为开路，继而关断，实现了对电路过电压的保护功能。3.3.2 电源端过流保护电路电源端过流保护的硬件电路如图3-12所示：图3-12 电源端过流保护的硬件电路正常工作时，单片机的状态为低电平，此时的状态是断开的。当单片机接收到电路中过电流的命令后，单片机的电平会置高，然后将导通，三极管动作，变为关断，点的电位开始降低，此时功率开关管的对地状态为断开的，继而关断，实现了系统对电路过电流的保护功能。3.3.3 充电端过流保护电路充电段过流保护电路图如
31、图3-13所示：图3-13 充电段过流保护电路图正常工作时，接受的单片机状态为高电平，当单片机接到电源端过电流（超过）的命令，单片机的电平置低，关断，的对地的状态为断开，继而关断，这样就实现了系统对电路过电流的保护功能。3.3.4 蓄电池存在检测如图 3-13所示：当电池端电压 时，通过和将三极管导通。此时，以及的状态一直为高电平，然后、以及 三个三极管都会动作，变为导通，的的对地状态为导通，继而也就开始动作。最后，和接通，电路就开始对蓄电池进行充电。3.3.5 充电欠电压保护的实现正常工作时，电路系统中的状态为高电平，的动作为导通的，当单片机接收到电路中发出的欠压命令时，的电平开始置低，动作
32、，变为关断，的对地状态为开路的，继而关断，这样就实现了对系统进行充电欠压的保护功能。电路中在的引脚，即充电端与电源端中间加入了一个二极管,这个设计是用来解决当电源端电压低于光伏电池的输出电压时可能引起的反充问题，同时保护了电源端电路，也防止了蓄电池放电。3.3.6 电流检测电路如图3-14所示是电流检测电路：图3-14 电流检测电路在本文前面提到了 的引脚的妙用，通过接收到的单片机中以及的电压信号，能够得到电路输出端的电流值和蓄电池的充电电流值。然而更重要的是，电路中的、和二极管将电压值固定在了以下，这样做是为了预防电路的电压过高以致损坏了单片机。其中：和是的稳压管二极管；和二极管可以起保护作
33、用，一旦电压高于，那么该点电压便被一直固定在了。3.4本章小结本章介绍了太阳能充电器的硬件结构、设计。本系统硬件结构分为MPPT控制器部分，以及充电电路部分。其中：(1)MPPT控制器采用DC-DC降压斩波电路(BuckChoper)，通过最大功率跟踪，将光伏电池板上的电能转换成充电所需要的稳定的直流电。(2)充电电路部分采用多阶段恒流限压充电技术，对12V的铅酸蓄电池进行充电。其中不乏各种保护电路以及检测电路：欠压保护、过压保护、过流保护、蓄电池反充保护、蓄电池EMC保护以及电压检测、电流检测、温度检测和蓄电池的存在检测。全面的保护构建出稳定、安全的充电电路，实时的最大功率跟踪以及各种补偿，
34、将所接收到的太阳能最大限度的供给蓄电池充电。4 光伏充电器的软件设计4.1控制系统软件设计光伏控制系统软件设计总流程图如图4-1所示:图4-1 光伏控制系统软件设计总流程图其工作方式是：通过监测蓄电池的充电电流，若其值大于工作要求的恒流值，调整电路的占空比来降低光伏电池的输出功率来降低充电电流。系统正常工作时，需要对充电的终止电压温度补偿。其温度补偿系数约为。当电解液低于25时，温度补偿系数为,当电解液高于25时，温度补偿系数为，这样就可以达到较快的充电速度。为了进一步完善系统，提高速度，设计中采用了线性补偿的方式，其已知其关系式为：其中：为下的过充或过放电压阀值（为25）；为补偿后的电压阀值
35、；为温度补偿系数；4.2最大功率点跟踪软件设计MPPT软件设计流程软件流程图如图4-4所示：图4-4 MPPT软件设计流程图4.3模糊控制算法工作方式模糊控制的工作方式是：模糊输入量建立模糊规则模糊推理反模糊输出量。模糊控制是一种针对不确定的系统以模糊集为理论基础，进行的一种确切量与模糊量相互转化的控制。其主要是通过了模糊控制器，即以下四个部分：模糊化：输入量模糊化；知识库：包括数据库和模糊控制规则库，可通过“最大隶属度法”得到控制参数的模糊量。模糊推理：按照语言规则进行模糊推理，求出对应的控制规则并置在规则库中，是控制系统的核心部分。清晰化：输出量清晰化。4.4各种保护电路的软件设计流程充电
36、电路中，通过硬件控制进行的电路保护是：过电压保护、反充保护和蓄电池存在状态的监测保护等；通过软件控制进行的保护是：过流保护、欠压保护以及具有硬件控制的过电压保护等。过流保护的软件流程图如图4-5所示：图4-5 过流保护的软件流程图从流程图中可以看出，首先采样了功率开关管的的端电压，若电压值大于，那么电流将大于，置低单片机连接的电平，的状态是关断，功率开关管的对地的状态为断开，继而关断，这样系统就实现过电流保护，然后一直到系统检测到 的电压值小于，开始导通，过流保护停止,系统开始正常工作。欠压保护的软件流程图如图4-6所示：图4-6 欠压保护的软件流程图首先采样的电压值，若的电压值小于，那么电源
37、端的电压就小于，置低单片机连接的的电平，动作，变为关断，此时功率开关管的对地状态为断开的，开始关断，这样，系统就实现了对电路的欠压保护，等检测到电路中的电压值大于，动作，欠压保护停止,系统开始正常工作。过压保护的软件流程图如图4-7所示：图4-7 过压保护的软件流程图首先采样的电压值，若的电压值大于，那么电源端的电压就大于，置低单片机连接的的电平，动作，变为关断，此时功率开关管的对地状态为断开的，开始关断，这样，系统就实现了对电路的欠压保护，直到检测到电路中的电压值大于，动作，过压保护停止,系统开始正常工作。4.5本章小结本章介绍了太阳能充电器整个系统的软件设计，并对各种保护电路的软件设计做了
38、详细的介绍：包括过流保护、欠压保护、过压保护。系统充电系统采用多阶段恒流限压充电技术，并用模糊控制进行最大功率跟踪，对这两部分的软件设计进行了详细介绍。5 结束语设计方案介绍了系统的主要部件：光伏电池阵列的结构特性和铅酸蓄电池的充电技术，并结合设计要求确定了多阶段恒流的充电策略，得出以下结论：太阳能电池输出功率受到光照强度和温度的影响,该系统控制芯片为单片机，为了降低成本,提高工作效率，充分利用太阳能,采用最大功率点跟踪控制，设计了Buck电路模块与控制电路模块，实现芯片的智能控制；通过对系统电路中所选元件的参数进行了分析与计算，完成系统充电控制电路，实现很简单,是可行的。对系统的硬件设计进行
39、了详细的介绍和说明，通过PROTEL软件，绘制了电路原理图，细致的表现了该方案电路的工作特性与运行方式。设计了整体与各部分电路的工作流程，根据模糊控制的最大功率点跟踪程序算法，选取了多阶段恒流充电技术的充电策略，为实现控制电路的安全，使充电控制器系统在稳定的状态下运行，方案中设计了诸如：防反接、防过流、放过压和EMI防干扰等保护电路，构建一个稳定、安全的充电电路，实现了控制系统的稳定智能运行，将太阳能最大程度地供应电池充电。致谢大学即将结束，本次毕业设计能够顺利的完成，依靠着许多人的关怀和帮助。首先需要感谢我的毕业设计指导教师，张老师在毕业设计上的严格要求以及在专业知识上的悉心指导，给了我很大
40、的帮助，在电路设计和完善过程中老师也给予一些指导和建议。此外，十分感谢系主任张兰红对我支持和关怀。还有，非常感谢我的朋友们，像王峰峰、时吉游等同学，在和他们共同学习过程中，对我能够完成毕业设计具有很大的帮助，这里我对他们致以真诚的谢意和衷心的祝福。然后，我要感谢我的父母。感谢他们对我的支持和理解。最后，向所有帮助过我的人致以最诚挚的感谢！愿你们生活幸福美满。参考文献1 张涛，丁光训道路照明中应用太阳能路灯的探讨J. 光源与照明，2009(01)：22-24，2 赵争鸣，刘建政，等太阳能光伏发电及其应用M北京：科学出版社，2010，3 洪刚蓄电池太阳能充电系统研究D. 重庆大学硕士论文，2008
41、， 4 王敏电动车蓄电池的充电及使用技巧J. 电动自行车2009(06),48-50 ，5 刘守义.单片机应用技术M. 西安:西安电子科技大学出版社，2002，6 赵为太阳能光伏并网发电系统的研究D. 合肥工业大学，53-54，7 诸静模糊控制理论与系统原理M北京：机械工业出版社，8 余永权单片机模糊逻辑控制M北京：北京航天航空大学出版社，9 李荣正PIC 单片机原理及应用M. 北京：北京航天航空大学出版社，10 杨自娟.基于模糊控制的太阳能MPPT充电控制器的研究与实现D. 华南理工大学，23-24，11 韩辉，太阳能光伏系统最大功率跟踪控制策略研究D. 沈阳工业大学，14-16，12 李光
42、明，风光互补发电系统能量管理和控制研究D. 华南理工大学，22-23。13 李梓森，侯艳丽，王碧辉财政部“中国式拯救”光伏产业能否让企业突出重围J.阳光能源,2009(3) ，4-714 侯艳丽遭遇寒冬光伏产业的春天还有多远J阳光能源，2009(1)，4-615 李强，侯艳丽，张桂玲发展新能源 造福全人类-SNEC 第三届（2009国际太阳能光伏大会暨展览会圆满结束J阳光能源，2009(3)，18-1916 黄海峰，宋扬阳德国发展循环经济对中国的启迪J. 再生资源与循环经济，2009(5)，4-817 殷志刚太阳能光伏发电材料的发展现状J. 可再生能源, 2008, 26(5)，1720,18 Schonberger J, A single phase multi-string PV inverter with minimal buscapacitance C .13th European Conference on Power Electronics and Applications,pp. 1-10,Sept. 2009.24附录1:：PCB图附录2：硬件电路图