电互补型太阳能照明供电系统设计(附件)【字数：7819】
摘 要 一个互补型太阳能供电系统由光伏组件方阵、蓄电池、单片机、智能切换器等组成。市电互补型的太阳能的原理相对简单，实际操作也方便，所以在太阳能运用领域运用广泛。本文主要介绍的是一种常见的适用于普通家庭的小型市电互补型太阳能系统，以及其设计过程。本文简述了太阳能系统的一般组成和工作原理后，设计了市电互补型家用太阳能照明供电系统，配置了各主要部件。以单片机PIC16F877A为核心的市电互补控制电路的市电切换电路，以及蓄电池充放电保护电路。
目 录
第一章 绪论 1
第二章 微型太阳能光伏供电系统 2
2.1光伏供电系统的一般组成 2
2.2太阳能电池 3
2.2.1太阳能电池工作原理及特性 3
2.2.2太阳能电池的参数计算 5
2.3蓄电池 6
2.3.1蓄电池工作原理及特性 6
2.3.2蓄电池容量计算 7
2.4控制器 7
2.5负载 9
第三章 市电互补型太阳能照明系统设计 11
3.1系统总体设计 11
3.2太阳能电池的配置 12
3.2.1太阳能电池型号选择 12
3.2.2太阳能电池的参数计算 12
3.3蓄电池的配置 13
3.3.1蓄电池的选用 13
3.3.2蓄电池容量配置 13
3.4以PIC16F877A为核心的辅助电路 13
3.4.1用MOSFET实现的开关电路 13
3.4.2蓄电池充电放电和保护电路 16
结束语 18
致 谢 19
参考文献 20
附录 21
附录A 市电互补型太阳能照明供电系统整体组成框图 21
附录B家用照明灯具配备一览表 22
附录C系统各组成部件的型号及主要特性表 23
附录D市电充电与切换电路图 24
第一章 绪论
当今世界以石油为主体能源消耗运作的，据相关资料表明，全世界能源消费年均增长率为3%，从现在开始,全球化石燃料(石油煤矿等)还能 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
支撑不到100年的时间。100年的时间对于地球的年龄不过是沧海一粟，但对于人类的历史却有重要意义。对比20世纪与21世纪，两者的科技含量，简直就是天壤之别。而制衡着科学技术的发展，自然是不可或缺的能源了。人类是不会止步向前的，但当石油资源用光了，我们又该何去何从呢。究其根本，地球上的所有能量都来自太阳，万物的生长都无法离开太阳。于是在当今能源危机的面漆，人们又回想起了能量的起源太阳，因此太阳能又或称光伏发电技术因运而生。一起来看看光伏发电与传统能源相比较有哪些优点:
（1）只要在晴朗的日子就可以发电，不需要燃烧材料，清洁没有残留污染物。
（2）太阳的寿命非常长，人类的历史加起来也不够太阳年龄的一个零头。
（3）只要是能接收到阳光的地方便能发电，可以说是遍地都是，突破了传统能源的地域分布限制。
（4）太阳能物廉价美，不管是建设还是运营，成本都比常规能源的低。
（5）可以根据用户的需求，选择输出方式为直流还是交流。
（6）实际建设的系统中没有复杂的机械运动，安全可靠而且维护方便。
（7）一次投资长期受益，有条件的甚至可以向国家电网运输电力。
课题主要针对适用普通家庭照明使用的的太阳能发电系统，对于普通家庭来说，经济又实惠是最高的追求。不过作为设计的人来说，潜移默化中应该为设计增加一个环保参数，毕竟现在是处于能源危机的前夕嘛，既然接受太阳馈赠的是环保的太阳能发电系统，那么使用馈赠的设备也应该符合环保的要求，在琳琅满目的照明设备中，LED灯具脱颖而出，其独有的特点和优势，与太阳能发电系统的结合，将进一步加快人类绿色科技的进程。
第二章 微型太阳能光伏供电系统
2.1光伏供电系统的一般组成
光伏供电系统的主要由太阳能电池，控制器，检测电压电路，市电切换电路，市电电源，直流负载，逆变器，交流负载等组成。系统组成框图如图21所示
/
图21 泛用市电控制型太阳能供电系统组成框图
太阳能电池用以接受太阳辐射，生成电并通过蓄电池进行保存，用以晚上照明使用。时间显示数码管和检测电压电路用以监测蓄电池的电量，当判断蓄电池剩余电量并不足以完成照明任务时，控制器将启用市电切换电路，用市电为负载提供电量。太阳能电池板，主要的能源接受装置。其并行能力的构成可以数以百计的峰瓦(WP),也可几兆瓦瓦或更大,单多晶硅,非晶硅或其他材料都是可利用资源。主要特点是非线性，具有强烈的伏安特性。
蓄电池，也被称为电瓶，功能如名，是存储转换形式的能量的器件。其内部由一定数量的铅酸电池通过串线，平行组合构成。它的容量应该是根据太阳能电板的容量来匹配的。白天储存的太阳能，夜晚会被释放以供照明。放电速率在10%是理想的。电压波动时的电池具有“缓冲”作用。虽然铅酸电池有大容量和低价格的优势,但不当使用会易于老化,导致成本增加,充放电电流太大也会对寿命影响。因此，有必要合理规划蓄电池组。
控制器一般选用单片机，作为控制模块的核心，它的作用是对统筹规划全局。为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，同时保护蓄电池，避免过充放电不利影响，还有市电切换，保证负载正常工作。
在较长时间天气不理想的时候，蓄电池大都无法接受太阳辐射以完成充电任务，电压会处于供不应求的状态。不能正常向负载供电时，将会切换市电作为补充。单片机会为市电电源提供低压直流电输入接口。一般默认市电电源为常见的220V交流电。
2.2太阳能电池
2.2.1太阳能电池工作原理及特性
太阳能电池运用的是半导体物理中PN结“光生伏打效应”的原理。其物理原理如图22所示。光辐射照在半导体上，电子和空穴分别被转移到左边和右边，聚集在半导体的两端，因光产生电动势。
太阳能电池板发电过程如下：收集能照亮太阳能电池的表面的光。电子空穴对作为非平衡载流子被激发，使得这些电子和空穴即使分离也能存活很久。在正负内建电场的作用下pn结效应,电子会集中在一侧,空穴集中在另一侧,两种能量的聚集继而产生了电动势。太阳能电池板的PN结两边的铅电极,连接到负载，光电流在外部电路通过。这样太阳辐射或者其他光线就被收集并转化成内能。
目 录
第一章 绪论 1
第二章 微型太阳能光伏供电系统 2
2.1光伏供电系统的一般组成 2
2.2太阳能电池 3
2.2.1太阳能电池工作原理及特性 3
2.2.2太阳能电池的参数计算 5
2.3蓄电池 6
2.3.1蓄电池工作原理及特性 6
2.3.2蓄电池容量计算 7
2.4控制器 7
2.5负载 9
第三章 市电互补型太阳能照明系统设计 11
3.1系统总体设计 11
3.2太阳能电池的配置 12
3.2.1太阳能电池型号选择 12
3.2.2太阳能电池的参数计算 12
3.3蓄电池的配置 13
3.3.1蓄电池的选用 13
3.3.2蓄电池容量配置 13
3.4以PIC16F877A为核心的辅助电路 13
3.4.1用MOSFET实现的开关电路 13
3.4.2蓄电池充电放电和保护电路 16
结束语 18
致 谢 19
参考文献 20
附录 21
附录A 市电互补型太阳能照明供电系统整体组成框图 21
附录B家用照明灯具配备一览表 22
附录C系统各组成部件的型号及主要特性表 23
附录D市电充电与切换电路图 24
第一章 绪论
当今世界以石油为主体能源消耗运作的，据相关资料表明，全世界能源消费年均增长率为3%，从现在开始,全球化石燃料(石油煤矿等)还能 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
支撑不到100年的时间。100年的时间对于地球的年龄不过是沧海一粟，但对于人类的历史却有重要意义。对比20世纪与21世纪，两者的科技含量，简直就是天壤之别。而制衡着科学技术的发展，自然是不可或缺的能源了。人类是不会止步向前的，但当石油资源用光了，我们又该何去何从呢。究其根本，地球上的所有能量都来自太阳，万物的生长都无法离开太阳。于是在当今能源危机的面漆，人们又回想起了能量的起源太阳，因此太阳能又或称光伏发电技术因运而生。一起来看看光伏发电与传统能源相比较有哪些优点:
（1）只要在晴朗的日子就可以发电，不需要燃烧材料，清洁没有残留污染物。
（2）太阳的寿命非常长，人类的历史加起来也不够太阳年龄的一个零头。
（3）只要是能接收到阳光的地方便能发电，可以说是遍地都是，突破了传统能源的地域分布限制。
（4）太阳能物廉价美，不管是建设还是运营，成本都比常规能源的低。
（5）可以根据用户的需求，选择输出方式为直流还是交流。
（6）实际建设的系统中没有复杂的机械运动，安全可靠而且维护方便。
（7）一次投资长期受益，有条件的甚至可以向国家电网运输电力。
课题主要针对适用普通家庭照明使用的的太阳能发电系统，对于普通家庭来说，经济又实惠是最高的追求。不过作为设计的人来说，潜移默化中应该为设计增加一个环保参数，毕竟现在是处于能源危机的前夕嘛，既然接受太阳馈赠的是环保的太阳能发电系统，那么使用馈赠的设备也应该符合环保的要求，在琳琅满目的照明设备中，LED灯具脱颖而出，其独有的特点和优势，与太阳能发电系统的结合，将进一步加快人类绿色科技的进程。
第二章 微型太阳能光伏供电系统
2.1光伏供电系统的一般组成
光伏供电系统的主要由太阳能电池，控制器，检测电压电路，市电切换电路，市电电源，直流负载，逆变器，交流负载等组成。系统组成框图如图21所示
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图21 泛用市电控制型太阳能供电系统组成框图
太阳能电池用以接受太阳辐射，生成电并通过蓄电池进行保存，用以晚上照明使用。时间显示数码管和检测电压电路用以监测蓄电池的电量，当判断蓄电池剩余电量并不足以完成照明任务时，控制器将启用市电切换电路，用市电为负载提供电量。太阳能电池板，主要的能源接受装置。其并行能力的构成可以数以百计的峰瓦(WP),也可几兆瓦瓦或更大,单多晶硅,非晶硅或其他材料都是可利用资源。主要特点是非线性，具有强烈的伏安特性。
蓄电池，也被称为电瓶，功能如名，是存储转换形式的能量的器件。其内部由一定数量的铅酸电池通过串线，平行组合构成。它的容量应该是根据太阳能电板的容量来匹配的。白天储存的太阳能，夜晚会被释放以供照明。放电速率在10%是理想的。电压波动时的电池具有“缓冲”作用。虽然铅酸电池有大容量和低价格的优势,但不当使用会易于老化,导致成本增加,充放电电流太大也会对寿命影响。因此，有必要合理规划蓄电池组。
控制器一般选用单片机，作为控制模块的核心，它的作用是对统筹规划全局。为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，同时保护蓄电池，避免过充放电不利影响，还有市电切换，保证负载正常工作。
在较长时间天气不理想的时候，蓄电池大都无法接受太阳辐射以完成充电任务，电压会处于供不应求的状态。不能正常向负载供电时，将会切换市电作为补充。单片机会为市电电源提供低压直流电输入接口。一般默认市电电源为常见的220V交流电。
2.2太阳能电池
2.2.1太阳能电池工作原理及特性
太阳能电池运用的是半导体物理中PN结“光生伏打效应”的原理。其物理原理如图22所示。光辐射照在半导体上，电子和空穴分别被转移到左边和右边，聚集在半导体的两端，因光产生电动势。
太阳能电池板发电过程如下：收集能照亮太阳能电池的表面的光。电子空穴对作为非平衡载流子被激发，使得这些电子和空穴即使分离也能存活很久。在正负内建电场的作用下pn结效应,电子会集中在一侧,空穴集中在另一侧,两种能量的聚集继而产生了电动势。太阳能电池板的PN结两边的铅电极,连接到负载，光电流在外部电路通过。这样太阳辐射或者其他光线就被收集并转化成内能。
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