【正文】 是太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中最重要的部件之一，其轉(zhuǎn)換率和使用壽命是決定太陽(yáng)能電池是否具有使用價(jià)值的重要因素。將太陽(yáng)能電池單體進(jìn)行串、并聯(lián)封裝后，就成為太陽(yáng)能電池組件，其功率一般為幾瓦至幾十瓦，是可以單獨(dú)作為電源使用的最小單元。 當(dāng)摻雜的 硅晶片受光后， PN結(jié)中， N型半導(dǎo)體的空穴往 P型區(qū)移動(dòng)，而P型區(qū)中的電子往 N型區(qū)移動(dòng)，從而形成從 N型區(qū)到 P型區(qū)的電流。 (2)硅太陽(yáng)能電池工作原理及結(jié)構(gòu) 硅原子有 14個(gè)電子，分布在三個(gè)電子層上，里面的兩個(gè)電子層均已填滿，只有最外層缺少四個(gè)電子為半滿。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，在半導(dǎo)體上照射光后，由于其吸收光能會(huì)激發(fā)出電子和空穴 (正電荷 )，從而半導(dǎo)體中有電流流過(guò)，這可稱為“光發(fā)電效應(yīng)”或簡(jiǎn)稱“光伏效應(yīng)”。 太陽(yáng)能燈具利用太陽(yáng)能電池組件發(fā)電，蓄電池儲(chǔ)電，控制器控制 蓄電池的充放電來(lái)工作。在白天光照條件下，路燈熄滅，太陽(yáng)能電池將所接收的光能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)充電電路對(duì)蓄電池充電； 天黑后，太陽(yáng)能電池不再供電，充電器停止工作，轉(zhuǎn)而進(jìn)入蓄電池放電階段，點(diǎn)亮路燈。狀態(tài)控制電路通過(guò)狀態(tài)互鎖避免誤動(dòng)作，保證照明系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。因 LED需要恒流控制，考慮到蓄電池電壓的波動(dòng)范圍以及 LED的工作電壓范圍，在蓄電池和 LED之間設(shè)置一個(gè) DC/DC變換器（ LED驅(qū)動(dòng)電路），設(shè)計(jì)電路中采用反激 式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)保證恒流輸出。 設(shè)計(jì)方案 太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)由太陽(yáng)電池組件、蓄電池組件組、市電旁路、智能控制器、高效節(jié)能直流燈、燈架、安裝材料等組成。挪威已安裝 70000多套小型光伏裝置 ， 每年安裝約 5000套，大多數(shù)裝置是為偏遠(yuǎn)小鎮(zhèn)、山區(qū)和沿海地帶度假旅社供電。它對(duì)環(huán)境的影響最小、可替代部分常規(guī)能源、增加能源供應(yīng)的安全性和可靠性。而且 LED作為全固態(tài) 發(fā)光體，耐震、耐沖擊不易破碎、發(fā)熱量低、無(wú)熱輻射、是冷光源、不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)，廢棄物可回收、沒(méi)有污染。人類必須及早尋求新的替代能源。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 關(guān)鍵詞 太陽(yáng)能電池 蓄電池 LED AVR II Abstract As the energy crisis and environment pollution has been a worldwide problem, how to make use of the new green energy resources is a task cared by scientists. Photovoltaic energy has been greatly developed under such a background, and lighting system is one of its most important applications. There are many shortings in traditional photovoltaic lighting systems, so this paper presents some points about how to reform the traditional system. In traditional systems, the photovoltaic battery is connected to the leadacid battery directly. This simple connection will result in a waste in the photovoltaic energy as the operating point is often not accurately the maximum power point. The leadacid battery is usually not managed according to its capacity status in traditional systems, so this results in short battery life. Lack of the function of remote monitoring of the main nodes, adjusting the LED working time and parameters is another problem. To solve the problem of lowefficiency, short battery life and low extent of intellectualization, this paper designs a new photovoltaic lighting system based on the AVR microcontroller. Adopting UC3906 to charge the leadacid battery, and BOOST topology for 2 group LED channels. The experiment results show that the new system realizes Maximum Power Point Tracking, charges the battery in the three stages according to the given parameters, switches on and off the LED accurately. Key words photovoltaic battery leadacid battery LED AVR III 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 在傳統(tǒng)的光伏照明充電系統(tǒng)中，通常簡(jiǎn)單的將太陽(yáng)能電池板與蓄電池直接相連，這將導(dǎo)致太陽(yáng)能電池板的工作點(diǎn)偏離最大功率點(diǎn)，不能有效利用太陽(yáng)能電池板的可輸出功率；蓄電池因缺乏容量管理而出現(xiàn)過(guò)充電或者過(guò)放電，造成壽命縮減；傳統(tǒng)系統(tǒng)往往欠缺電路主要節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)的遠(yuǎn) 程智能檢測(cè)、對(duì)照明時(shí)間和 LED亮度等參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)等功能。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。大量使用化石能源已經(jīng)開(kāi)始造成全球變暖，燃煤會(huì)通過(guò)煤渣和煙塵放出大量有化學(xué)毒性的重金屬和放射性物質(zhì)。具有高效、節(jié)能、壽命長(zhǎng)、免維護(hù)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。 國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)發(fā)展概況 在國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推動(dòng)下 ， 太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有、從小到大發(fā)展起來(lái)。雖然太陽(yáng)能公司的數(shù)量在減少 ， 但保留下來(lái)的公司都趨向于更具規(guī)模、更能抵御市場(chǎng)的波動(dòng)。這種新設(shè)計(jì)方法 ， 將應(yīng)用于 Angers的法國(guó)環(huán)境保護(hù)和能源管理署的辦公大樓。太陽(yáng)能電池組件的輸入經(jīng)過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān) MOS管 KCHG連接到 DC/DC變換器 (蓄電池充電電路 )，此變換器的輸出連接到蓄電池兩端 (實(shí)際電路里會(huì)先通過(guò)一個(gè)保險(xiǎn)絲再連到蓄電池上 )。 在傳統(tǒng)的太陽(yáng)能照明充電系統(tǒng)中，通常用防電流倒灌二極管將太陽(yáng)能電池板與蓄電池直接相連，這將導(dǎo)致太陽(yáng)能電池板的工作點(diǎn)偏移，而未有效利用太陽(yáng)能板的可輸出功率；蓄電池因缺乏能量智能管理而出現(xiàn)過(guò)充電或者深度放電，造成壽命縮減；傳統(tǒng)的系統(tǒng)往往欠缺電路主要節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)的智能檢測(cè)、對(duì)照明時(shí)間和 LED亮 度等參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)等功能。系統(tǒng)各部分容量的選取配合，需要綜合考慮成本、效率和可靠性。 太陽(yáng)能 LED路燈系統(tǒng)包括太陽(yáng)能電池、充電控制器、蓄電池以及 LED驅(qū)動(dòng)各個(gè)模塊。間接傳輸適用于各種不同距離。 在 PN結(jié)中， P型半導(dǎo)體的電子受到拉力， N型半導(dǎo)體的正電荷受到拉力，在結(jié)合處形成 正負(fù)抵消的區(qū)域，形成阻擋層。這是由于 P型半導(dǎo)體多空穴， N型半導(dǎo)體多自由電子，出現(xiàn)了濃度差。在 太陽(yáng)能能電池的整個(gè)發(fā)展歷程中，先后出現(xiàn)過(guò)各種不同結(jié)構(gòu)的電池，其中同質(zhì)PN結(jié)電池結(jié)構(gòu)自始自終占主導(dǎo)地位，其他結(jié)構(gòu)對(duì)太陽(yáng)能電池的發(fā)展也有重要影響。 PN結(jié)形成一個(gè)電場(chǎng)。 太陽(yáng)能電池組件設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，為滿足功率 18W的 LED每天工作十小時(shí)，保證連續(xù)3～ 5個(gè)陰雨天持續(xù)工作，太陽(yáng)能電池板每天接收 6小時(shí) 1000W/m2強(qiáng)度太陽(yáng)光，電池板吸收太陽(yáng)能量到 LED的功率損耗為 20%。在蓄電池放電初始時(shí)的工作電壓稱為初始工作電壓。單位質(zhì)量蓄電池所能給出的功率稱為比功率，單位為 W/g或 KW/g。這種通過(guò)控制充放電器維持電流的方法操作簡(jiǎn)單、方便，易于做到。 2．恒壓充電 該方法主要針對(duì)每只單體蓄電 池以某一恒定電壓進(jìn)行充電。 3．恒壓限流 采用恒壓限流的方法主要為彌補(bǔ)恒壓充電的缺點(diǎn)?？焖俪潆娛枪夥彰飨到y(tǒng)中充電的主要模式之一。 基于 UC3906 的蓄電池充電器 UC3906作為 VRLA蓄電池充電專用芯片，它具有實(shí)現(xiàn) VRLA蓄電池最佳充電所需的全部控制和檢測(cè)功能。這樣 ， 當(dāng)電池短路或反接時(shí)，充電器開(kāi)始只能輸出很小的充電電流，可以避免因充電電流過(guò)大而損壞電池。 15驅(qū)動(dòng)器R QL1S2 5 0 m V2 5 m V電流取樣限流起動(dòng)比較器電壓取樣比較器V r e f欠壓檢測(cè)V r e f2 . 3 0 V25 ℃3 . 9 m V /℃V r e fV r e f+ V i nR QL2S電壓放大器高 9 5 V r e f低 9 V r e f4132CLC S O U TC S +電源指示過(guò)充電終止 875+ V I NGND 6流入16流出15補(bǔ)償1413 電壓檢測(cè)11 涓流偏置12 充電起動(dòng)10狀態(tài)電平控制9 過(guò)充電指示C S 圖 31 UC3906內(nèi)部結(jié)構(gòu) 表 31和 32分別介紹了 UC3906的管腳功能和電氣參數(shù) [11]。在輸入電源允許或功率管可以承受的條件下， Imax 的值可以盡可能地大。組成過(guò)放電壓檢測(cè)比較控制電路。 能夠和太陽(yáng)能電池配套使用的蓄電池種類很多，目前廣泛采用的有鉛酸免維護(hù)蓄電池、普通鉛酸蓄電池和堿性鎳鎘蓄電池三種。所以，這期間的耗電量也是確定蓄電池容量的因素之一。 設(shè)定工作頻率為 68KHz，啟動(dòng)電阻 R63 為 ，啟 動(dòng)電容 C28 為100μF。 第 4 步：選擇磁芯及確定骨架尺寸 在這里，我們可以參照下述經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，一般磁芯輸出功率和磁芯截面積的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為： te PA ? 設(shè) Pt=20W 則 Ae=（ cm2） Ae 為變壓器磁芯的有效截面積； Pt 為高頻變壓器的輸入輸出功率的平均值?？刂破髟O(shè)計(jì)的性能如何，決定了一個(gè)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)運(yùn)行情況的優(yōu)劣。 26（ 2）存儲(chǔ)器資源方面： 89S52 具有 8KB 的 ROM（程序存儲(chǔ)器）和256B 的 RAM（片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器），具備外部總線可以方便的擴(kuò)展外部 ROM和外部 RAM； ATMEGA16 具有 16KB 的 ROM 和 1KB 的 RAM，不具備外部總線使得擴(kuò)展 ROM 和 RAM 受到很大的限制，但是以本系統(tǒng)的規(guī)模，片內(nèi)存儲(chǔ)器資源已經(jīng)足夠，不需要擴(kuò)展。 27P B 0 ( X C K / T 0 )40P B 1 ( T 1 )41P B 2 ( A I N 0 / I N T 2 )42P B 3 ( A I N 1 / O C 0 )43P B 4 ( S S )44P B 5 ( M O S I )1P B 6 ( M I S O )2P B 7 ( S C K )3R E S E T4P D 0 ( R X D )9P D 1 ( T X D )10P D 2 ( I N T 0 )11P D 3 ( I N T 1 )12P D 4 ( O C 1 B )13P D 5 ( O C 1 A )14P D 6 ( I C P )15P D 7 ( O C 2 )16X T A L 27X T A L 18G N D6P C 0 ( S C L )19P C 1 ( S D A )20P C 2 ( T C K )21P C 3 ( T M S )22P C 4 ( T D O )23P C 5 ( T D I )24P C 6 ( T O S C 1 )25P C 7 ( T O S C 2 )26A R E F29A V C C27G N D28P A 7 ( A D C 7 )30P A 6 ( A D C 6 )31P A 5 ( A D C 5 )32P A 4 ( A D C 4 )33P A 3 ( A D C 3 )34P A 2 ( A D C 2 )35P A 1 ( A D C 1 )36P A 0 ( A