【導讀】除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，論文不含任。做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確的方式標明。本聲明的法律結(jié)果由作者承擔。

　　

【正文】 } } 4 系統(tǒng)調(diào)試與測試 調(diào)試與測試 工具 系統(tǒng)調(diào)試與測試所使用的工具包括：軟件 Keil uVision 50W太陽能電池板、電線、杜邦線、勝利牌 VC890D萬用表、 47Ω /20W水泥電阻、 100Ω /20W水泥電阻 、螺絲刀等。 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)的調(diào)試 包括硬件調(diào)試與軟件調(diào)試。 硬件調(diào)試包括穩(wěn)壓塊 LM7805 的輸出電壓和采樣電阻的分壓情況測試。穩(wěn)壓塊的輸出為 +5V，比較標準。圖 所示的 R R2阻值均已給出，但是由于電阻會存在誤差，所以也要進行相應的校正。通過用萬用表測試的結(jié)果如表 ： 18 在測試的過程中，發(fā)現(xiàn)了一個很嚴重的問題：用萬用表可以測出 R2兩端的電壓，但是用 A/D卻采不到電壓。后來通過上網(wǎng)查找資料，其可能的原因在于作為分壓電阻的 R R2選取的阻值太大，以至于流過其電流很微弱，導致 A/D采不到電 壓的后果，然而萬用表卻可以測到電壓是因為萬用表的電壓都是通過運放處理的。 表 萬用表測量分壓電阻分壓值 R R2兩端電壓 U R2兩端電壓 U2 分壓系數(shù) U/U2 平均系數(shù) 注：表中電壓的單位為 V； 表 調(diào)整電阻后的分壓情況 R R2兩端電壓 U R2兩端電壓 U2 分壓系數(shù) U/U2 平均系數(shù) 注：表中電壓單位為 V； 根據(jù)這種猜測，結(jié)合采樣電阻的大小對系統(tǒng)功耗的影響，后來將 R R2的阻值改小一個數(shù)量級，但是測得的結(jié)果還是不行，所以只能再降低分壓電阻阻值， 直到 減小到 R1= ， R2=460Ω 。 測試19 后結(jié)果正常，通過計算，兩者的電阻和對系統(tǒng)的功率消耗也不是很大，最大為 ，電阻選取的都是 1%精度、 1/4W的金屬膜電阻，符合設計要求。將電阻調(diào)整合適之后還得進行校正，再次利用萬用表測得分壓電阻對應的電壓值，最終確定分壓系數(shù)，其測試結(jié)果如表 ： 表 ，電壓 計算 的公式 U=(float)((*ad0)/4095*1127+113)。表 的數(shù)據(jù)為程序處理電流提供依據(jù)， I=(float)(（ (*ad1)/4095） *100+4)。 ad0、ad1代表 A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字碼。 表 電流檢測模塊測試 供電 電壓（ V） 負載 萬用表測（ V） A/D測（ V） 47Ω /20W 100Ω /20W 47Ω /20W 100Ω /20W 軟件調(diào)試的主要心思應當放到系統(tǒng)算法上面，由于 n5110液晶、A/D 轉(zhuǎn)換以及 PWM 的驅(qū)動程序之前都有寫過，將它們復制粘貼，進行相應的修改就行了。 在調(diào)試程序的時候， 通過幾組不同電壓值的采樣，比較 A/D轉(zhuǎn)換器與萬用表兩者測得的值。 發(fā)現(xiàn) A/D采樣的電壓與萬用表測得的電壓相差 60mV， 幾組數(shù)據(jù)綜合呈線性。 為了降低誤差，在程序中 也做了修正。 如 電壓 計算 的公式 U=(float)((*ad0)/4095*1127+113)20 中加上的 113就是修正結(jié)果。 系統(tǒng)測試 為了能夠體現(xiàn)出本 設計 的性能，要對太陽能電池板的輸出作兩次測試，分為直接接負載測試和通過 MPPT 接負載測試，其測得的數(shù)據(jù)分別如表 。 表 太陽能電池板直接接負載測試 負載 輸出電壓（ V） 輸出電流（ A） 輸出功率（ W） 空載 47Ω /20W 100Ω /20W 注： 202059早上 10:05，多云， 21℃ ； 表 接入 MPPT 太陽能電池板帶負載測試 負載 輸出電壓（ V） 輸出電流（ A） 輸出功率（ W） 47Ω /20W 100Ω /20W 注： 202059早上 10:07，多云， 21℃ ； 從這兩個表的數(shù)據(jù)可以看出：接入 MPPT 測試的輸出功率比直接輸出的功率提升了將近 20%， 與設計指標相比， 這種結(jié)果并不是很理想，其主要的原因是采用 51單片機的處理速度跟不上，而且程序量大，運行速度慢， 導致 A/D采樣的 時間差太長 ， 有時候并沒有采樣到最大功率點的電壓和電流， 存在著較大的系統(tǒng)誤差。 由圖 可知系統(tǒng)的信號濾波處理得 也 不是很完善，這樣會給 A/D采樣帶來誤差。 并且 +5V 供電 使 用的是 LM7805，其熱損耗比較大。 要解決這些問題，進一步提升效率，就需要采用高端的處理器，如 DSP、21 FPGA、 430 低功耗系列單片機等 ，優(yōu)化 DCDC 轉(zhuǎn)換電路，加強系統(tǒng)各信號處 的濾波處理。 從整體效果來看，本設計基本上滿足設計指標。 5 總結(jié) 對于太陽能電池板轉(zhuǎn)換效率低的問題，采用 MPPT（最大功率跟蹤）技術來提高太陽能電池板的利用率。在利用同樣的參數(shù)的太陽能電池板，對帶 MPPT 控制器與不帶 MPPT 控制器的 輸出 功率進行比較，在整個設計工作中做了大量的測試，采集了輸出電壓、電流并且制作多張圖表，從整體上看，能夠提高 20%左右的效率。從整個系統(tǒng)分析來看，效率不高的主要原因有幾點： 系統(tǒng)的功耗相對比較高，這主要體現(xiàn)在 LM7805供電模塊，以熱損耗形式消耗； 系統(tǒng) MCU選取不是很恰當， STC89C52RC雖說有較大的 存儲能力，但是其處理 的速度還是比較 慢 ，導致跟蹤的速度低，有時候并沒跟蹤到最大功率點； 環(huán)境影響，太陽能電池板不是每時每刻都以最佳位置接收太陽光。 綜合上述幾點原因， MPPT 控制器還可以做進一步改進 。如：采用低功耗的 DCDC 轉(zhuǎn)換芯片，選取 DSP 等高速 MCU替代 51單片機，控制太陽能電池板旋轉(zhuǎn)，使得其以最佳位置接收太陽光。在考慮方案改進的同時，系統(tǒng)成本也應該作為參考，思想緊跟產(chǎn)品推廣規(guī)則。以設計實用性產(chǎn)品為最終目的。 通過本次設計，鞏固了 自己的 專業(yè)知識，同時也學到了新的知識。剛開始是抱著忐忑的心理選取了這個課題設計，心里沒譜， 總22 以為這個課題會很難。但是 在 看了幾天有關方面的資料之后，對課題的整體思路以及方向有了理解。然后根據(jù)思路進行相關的試驗，主要對象是場效應 MOSFET 開關管 。 之前有過這方面的 電路 設計，但 出 現(xiàn) 的問題較多 ，主要是導通條件和應用場合 需要注意 。開關管通過驗證后， 才 設計了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換電路部分，控制部分用的是之前做了的 51單片機控制板。上面包括 A/D、 D/A、液晶顯示、串口等模塊，足以滿足系統(tǒng)要求。接下來就是程序的編寫、調(diào)試，最后在系統(tǒng)軟硬件結(jié)合調(diào)試時，又做了很多測試，主要目的是降低系統(tǒng)采樣的誤差。通過硬件測試，然后在程序中 進行修正。 總的來說，本次 設計的任務還是圓滿完成了，自己各方面的能力都得到了鍛煉、提升，也展示了自己的專業(yè)技能以及學術技能，為即將畢業(yè)進入社會奠定了基礎。 參考文獻 [1] NXP（恩智浦） .MPPT[Datasheet]. 202058. [2] TI（德州儀器） .SM72442[Datasheet]. 202058 [3] NXP（恩智浦） .MPT612[Datasheet]. 202058 [4] 潘永雄，沙河 .電子線路 CAD實用教程（第三版） [M].西安：電子科技大學出版社， 2020：113. [5] International [Datasheet]. eryName=IRFZ48N, 202058. 23 [6] TI（德州儀器） .TLC2543[Datasheet]. 202058. [7] Allegro. ACS712[Datasheet]. 202058. [8] 李文興，李亭，馮志偉 .光伏電池最大功率點跟蹤 [J].應用科技 ,2020,37（ 6）： 23. [9] 候聰玲 .太陽能最大功率跟蹤研究 [J].現(xiàn)代商 貿(mào)工業(yè)， 2020， 20（ 3）： 12. [10] TI（德州儀器） .LM7805C[Datasheet]. 2020514. [11] 譚浩強 .C語言程序設計（第三版） [M].北京：清華大學出版社， 2020： 155199. 24 致 謝