【正文】 e f Vr e f =Vr e f +Δ Vr e fVr e f =Vr e f Δ Vr e fVr e f =Vr e f +Δ Vr e fV ( K 1 ) = V ( K )I ( K 1 ) = I ( K )返 回是是是是是否否否否否圖27 電導(dǎo)增量法計(jì)算流程圖 1P W MZ e r o O r d e rH o l d 2Z e r o O r d e rH o l d 1Z e r o O r d e rH o l d = 1S w i t c h 1 = 1S w i t c hS i g nS c o p e 4S c o p e 3S c o p e 2S c o p e 1S c o p eS a t u r a t i o nR e p e a t i n gS e q u e n c e= =R e l a t i o n a lO p e r a t o rP r o d u c t 2P r o d u c t 1P r o d u c tM e m o r y 2M e m o r y 1M e m o r y0C o n s t a n t 31C o n s t a n t 20 . 0 0 1C o n s t a n t 10C o n s t a n t2V1I圖 28 電導(dǎo)增量法的 simulink 仿真模塊 (2)升壓變換器 DC/DC 變換器采用 BOOST 電路，太陽能電池的輸出電壓 Upv就是 BOOST 電路的電源，設(shè) BOOST 電路的輸出電壓為 Uo。 00 . 71 . 42 . 1 2 . 83 . 54 . 2500 . 40 . 81 . 21 . 62 . 02 . 4U / VI / A3 0 ℃2 0 ℃2 5 ℃ 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 圖 24(a) 太陽能電池在 S=1000W/㎡ 時(shí) 不同溫度下的 IV特性曲線 00 . 7 1 . 42 . 12 . 83 . 5 4 . 2500 . 61 . 21 . 82 . 43 . 03 . 64 . 24 . 85 . 46 . 0U / VP / W2 0 ℃2 5 ℃3 0 ℃ 圖 24(b) 太陽能電池在 S=1000W/㎡ 時(shí) 不同溫度下的 PV特 性曲線 由圖 24 可以看出，短路電流隨溫度的升高而略有增加，開路電壓隨溫度的升高而大幅減少，所以，輸出功率是隨著溫度的升高而降低的。還應(yīng)用 MATLAB 仿真軟件對(duì)電路進(jìn)行了仿真研究。現(xiàn)在一些較好的手機(jī)充電器有如下特點(diǎn)：多電壓可選、限流保護(hù)、體積小、重量輕、快速充電、自動(dòng)關(guān)斷等。隨著太陽能電池板價(jià)格方面越來越便宜和科學(xué)家在光伏技術(shù)方面研究的不斷深入，人類對(duì)于太陽能的利用將會(huì)越來越多。并且對(duì)兩種太陽能手機(jī)充電器設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了比對(duì)，闡述了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 關(guān)鍵詞： 手機(jī)充電器；太陽能； MATLAB；芯片；單片機(jī) 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) II Abstract Solar energy as a renewable and clean energy, to the improvement of the replace fossil energy and the environment are of great help. At present, the solar cell application in portable electronic devices has made great progress. Now mobile phone has bee an indispensable part of People39。但是，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在家庭小產(chǎn)品方面的應(yīng)用實(shí)例還是相對(duì)較少的，如目前使用太陽能充電的手機(jī)充電器還沒有被廣大消費(fèi)者普遍接受。而且隨著節(jié)能環(huán)保概念的提出，對(duì)手機(jī)充電器節(jié)能環(huán)保與可靠性也提出了更高的要求，因此，太陽能手機(jī)充電器必然成為以后手機(jī)充電器的一種發(fā)展趨勢。 本章小結(jié) 本章主要從太陽能與手機(jī)充電器研究的背景和意義、太陽能產(chǎn)業(yè)國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀以及手機(jī)充電器的市場分析幾個(gè)方面介紹了本文所設(shè)計(jì)的太陽能手機(jī)充電器的研究意義與價(jià)值，并且說明了本文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 太陽能電池仿真模型的建立 把式 (22)進(jìn)行近似，即忽略 (U+IRs)/Rsh，并且設(shè)定 Iph=Isc。 BOOST 電路如圖 29 所示，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 二極管 VD 關(guān)斷，電源 Upv 向大電感 L 儲(chǔ)存能量，同時(shí)大電容向負(fù)載 RL 供電 ，此時(shí)Uo=Upv；當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感的電流不能突變，二極管導(dǎo)通，電感與電容一起向負(fù)載供電，同時(shí)向電容充電，此時(shí) Uo=UpvUL。 蓄電池充電方法 。 利用 MATLAB中 simulink軟件環(huán)境可以得到仿真電路 216 所示。內(nèi)部的 8 位模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，能夠根據(jù)輸入電壓源的電流輸出能力自動(dòng)調(diào)整充電電流，用戶不需要考慮最壞情況，可最大限度地利用輸入電壓源的電流輸出能力，非常適合利用太陽能 電池等電流輸出能力有限的電壓源供電的鋰電池充電應(yīng)用。芯片內(nèi)部的高精度的電壓基準(zhǔn)源，誤差放大器和電阻分壓網(wǎng)絡(luò)確保電池端調(diào)制電壓的誤差在 177。 V I NGNDC H R GD O N EF BB A TT E M PI S E T太 陽能 電池L i 圖 32 蓄電池充電控制電路 MCC6288 芯片介紹 MCC6288 系列產(chǎn)品是一 種高效率、低紋波、工作頻率高的 PFM 升壓 DCDC 變換器。 為了獲得較高的轉(zhuǎn)換效率，除了用戶選擇合適的電感、肖特基二極管和電容外，芯片內(nèi)部的功率管導(dǎo)通電阻也非常小。本設(shè)計(jì)選擇的太陽能電池板的參數(shù)具體為： 開路電壓,短路電流 ,最大電壓 4V,最大電流 ，峰值功率 5W。 (1)屏蔽二極管 屏蔽二極管的作用是用來防止太 陽能電池輸出電壓低于蓄電池兩端電壓時(shí)，蓄電池向太陽能電池倒送電能從而消耗蓄電池的能量并導(dǎo)致太陽能電池板發(fā)熱的情況。 蓄電池ADC 0809單片機(jī)ADC 0809手機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 圖 46 BOOST 放電電路 BOOST 電路的工作原理已在 節(jié)中詳細(xì)介紹過了。 (2)BOOST 電路設(shè)計(jì) 綜合考慮單片機(jī)的時(shí)鐘頻率、 PWM 分辨率、電感體積、電路損耗以及噪聲干擾等因素，本設(shè)計(jì)選擇的開關(guān)頻率為 50KHz。選擇型號(hào)為 PL526067M 的鋰離子電池作為儲(chǔ)能蓄電池，標(biāo)稱電壓 ，充電終止電壓 ，放電終止電壓 ，額定容量 2200mAh，外形尺寸是。 首先定義： VoutVinVoutD ?? (32) ： 2f RD)D(1L L2?? (33) 可計(jì)算得電感值為： ，本設(shè)計(jì)中取值為 10μH。電路燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 20 采用了高性能、低功耗的參考電壓電路結(jié)構(gòu)，同時(shí)在生產(chǎn)中引入修正技術(shù)，保證了輸出電壓的高輸出精度及低溫度漂移。當(dāng)輸入電壓掉電或者輸入電壓低于電池電壓時(shí)，充電器進(jìn)入低功耗的睡眠模式，電池端消耗的電流小于3uA，從而增加了待機(jī)時(shí)間。熱調(diào)制電路可以在器件的功耗比較大或者環(huán)境溫度比較高的時(shí)候?qū)⑿酒瑴囟瓤刂圃诎踩秶鷥?nèi)。 Vouttaiv+Voltage Measurement = SwitchSeries RLC Branch 1Series RLC Branch ScopeRepeatingSequence 1RepeatingSequence =RelationalOperator 1 =RelationalOperator PID ( s )PID Controller 1PID ( s )PID ControllergmDSMosfetmakDiode 1i+Current Measurements+Controlled Voltage Source4 . 2Constant 10 . 2Constant+_mBattery 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 圖 216 蓄電池恒流恒壓充電仿真原理圖 05 0 1 0 01 5 02 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 000 . 511 . 522 . 533 . 544 . 55t / sU / V恒 流恒 壓 圖 217(a) 蓄電池充電仿真電壓變化曲線 05 0 1 0 0 1 5 0 2 0 02 5 03 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 000 . 2 50 . 50 . 7 51 . 01 . 2 5t / sI / A恒 流恒 壓 圖 217(b) 蓄電池充電仿真電流變化曲線 本章小結(jié) 本章主要介紹了太陽能電池的工作原理與其等效電路模型的建立，分析了太陽能電池的輸出特性和光照強(qiáng)度、溫度對(duì)輸出特性的影響；介紹了用電導(dǎo)增量法實(shí)現(xiàn)的太陽能電池最大功率的跟蹤。這種充電方法控制簡單，易于做到，適合對(duì)多個(gè)電池串聯(lián)的電池組進(jìn)行充電。 U p vV DCR LV TILI oU o 圖 29 BOOST 升壓變化器電路圖 (3)仿真結(jié)果 基于 BOOST 電路，對(duì)太陽能電池的最大功率跟蹤進(jìn)行 simulink 仿真，該仿真模塊主要包括：太陽能電池模塊、 MPPT 模塊、 BOOST 電路部分。 由上述條件可以把式 (22)化簡為： ?????? ?????? ???????? 1VC Ve xpC1IIoc21sc (23) 在最大功率點(diǎn)處有： 第 2章 太陽能電池與蓄電池論述 9 ?????? ?????? ???????? 1VCVe xpC1IIoc2m1scm (24) 在常溫條件下： exp[Vm/(C2Voc)]≥1，可忽略“ 1”項(xiàng)，得出 C1為： ????????????? ?? oc2 mscm1 VC Ve xpII1C (25) 在開路狀態(tài)下，把式 (25)帶入式 (23)得： ?????? ?????? ????????????? ??????? ??? 1C1e xpVC Ve xpII11I02oc2mscmsc (26) 由于 exp(1/C2)≥1，可忽略“ 1”項(xiàng)，得到 C2： ?????? ??????? ?? scmocm2 II1/ln1VVC (27) 按照標(biāo)準(zhǔn)，取 Sref=1000W/m2， Tref=25℃ 為參考光照強(qiáng)度與溫度。太陽能電池的組成材料是半導(dǎo)體，其中硅應(yīng)用的最為廣泛?？梢哉f我國的光伏發(fā)電起步較晚，但是發(fā)展速度較快。 手機(jī)充電器研究的背景及意義 自馬丁庫伯在 1973 年發(fā)明了手機(jī)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展它已經(jīng)成為了人們生活中不可或缺的通訊工具。 Solar energy。在硬件電路與軟件程序方面進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)其作為充電器應(yīng)具備的基本功能。而且隨著太陽能電池 技術(shù)的改進(jìn)以及新型光 — 電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明，以及各國對(duì)環(huán)境的保護(hù)要求和對(duì)再生清潔能源的巨大需求，太陽能電池仍是利用太陽輻射能切實(shí)可行的方法，為人類將來大規(guī)模地利用太陽能開辟廣闊的前景。 市場產(chǎn)品概況及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 市場產(chǎn)品概況 如今，市場上手機(jī)充電器的類型主要有旅行手機(jī)充電器、座式充手機(jī)電器、車載手機(jī)充電器、無線手機(jī)充電器、太陽能手機(jī)充電器等。 對(duì)兩種太陽能手機(jī)充電器設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了比對(duì)，闡述了各自的優(yōu)缺點(diǎn) 。太陽能電池輸出電壓、