多功能太阳能伞.ppt

设计者：张明智、尹智斌、陈硕、杨熠、谢永靖 指导教师：白一鸣 多功能太阳能伞 目录 1、背景及意义 2、设计原理 3、设计方案 背景及意义 传统伞存在许多缺陷: 其一，传统伞仅能遮阳挡雨，没有利用伞在户外使用 的特点以利用太阳能； 其二，传统伞在夜间使用时没有照明系统，使行进困难； 其三，炎炎夏日，太阳伞的使用者在伞的笼罩下会觉得异常的闷热。此外，伴随 21世纪电子产品设备的普及，使人们对户外给电子设备充电的需求越来越大。 基于此，我们 设计制作一种多功能太阳能伞。采用可弯曲柔性非晶硅太阳能 电池片作为光电转换器件，自主集成设计电源控制电路，稳定给锂离子电池充 电，采用MPPT最大功率跟踪芯片保证电池片效率，从而可实现为移动电子设备 充电，同时该伞还集成了LED照明，夏季风扇降温等功能。方便了太阳能伞使用 者，出行无需自带照明及移动电源设备，在炎炎夏日也可清爽出行，同时有效利 用了太阳能这一可再生清洁资源，达到了节能目的。 设计原理 本产品主要包括太阳能电池片光伏供电储能装置和电源输出功能装置（LED、小风 扇）两部分。 系统原理如图2.1 所示。 系统各部分电子器件配置如图2.2。 Page ? * 机械物理特性 太阳能薄膜电池以及相关LED灯 和小风扇的布置 蓄电池及控制系统的布置 需保证伞的可折叠性； 整体结构稳定性； 限制总重量以实现便携性 蓄电池可与伞体分离 作为独立移动电源充电使用 电气特性 充电 可由太阳能电池为蓄电池充电，同时蓄电池也可直接使用220v交流电充电作为补充电源 LED灯及小风扇 可根据需要手动开启，由蓄电池提供稳定工作电压， USB放电 可输出5v的稳定电压给重用移动电子设备充电 Page ? * 1.兼具防雨防晒及光电转换等功能， 可为各种移动电子设备充电，方便实用； 2. 增加了LED光照系统，可为夜见出行照明； 3.增加内置风扇，可为夏季降温； 4.太阳能发电控制器和移动电源控制器等 控制装置的集成化设计 创新点 难点 1.元器件参数的选择 2.各组件之间机械特性的匹配 3.电气环节的防水处理 4.结构优化实现成本控制 设计方案 1、WARMSPACE 品牌的三结柔性非晶硅薄膜太阳电池 2、充电控制芯片:CN3722 3、最大功率点跟踪（MPPT） 4、小风扇驱动控制 5、DC-DC升压器（放于伞的后面) 6、LED 照明 7、手机充电装置 3.1实际选用太阳能电池片 基于实际太阳能伞制作要求，以及弹性，重量，以及光电转换效率等因 素，我们选择了 WARMSPACE 品牌的三结柔性非晶硅薄膜太阳电池，详 细参数如Table 3 所示。 3.2 实际选用充电控制芯片 1、CN3722是一款可使用太阳能电池供电的 PWM 降压模式充电管理集成电 路，具有太阳能电池最大功率点跟踪功能。 2、CN3722 具有恒流恒压充电模式，非 常适合对单节或多节锂电池或磷酸铁锂电池的充电管理。 3、恒流充电电流由连接 CSP 管脚和 BAT 管脚之间的电流检测电阻 RCS设置，在恒压充电模式，恒压充电 电压由外部电阻分压网络设置 4、CN3722 采用恒电压法跟踪太阳能电池最大功率点 基于实际需求，设计芯片具有以下功能：过流保护，短路保护，过放保 护，稳压保护，过充保护。 充电电流和充电电压示意图如 Figure4 所示 3.3最大功率点跟踪（MPPT） 目前，国内外对最大功率点跟踪 ( Most Power Point Tracking，MPPT) 技术研究较多，最常用的 MPPT 方法有扰动观察法、电导增量法、模糊逻辑控制 法、神经网络法、滑膜控制法等。 将薄膜太阳能电池装置于太阳能伞上，由于持伞人的移动，光照强度和温度都受自然环境的影响而处于动态 变化之中，因此太阳能电池板的输出是随机的，不稳定的，这样光伏系统的效率就受到很大影响。 在本设计中，利用小电机带动塑性扇叶转动，在炎热的夏季为持伞者带来一丝清凉，伞 叶在静止的情况下是自然下垂的，不妨碍伞的折叠收起，转动时由于离心力展开，安全可 靠。由于所选的风扇电机驱动电压为 6v，高于选用的锂离子额定电压，故需要采用 XTW6009DC-DC 变换器将蓄电池电压升高以驱动电机转动 3.4 小风扇驱动控制 3.5 DC-DC升压器（放于伞的后面) 由于所选的风扇电机驱动电压为 6v，高于选用的锂离子额定电压，故需要 采用DC-DC 变换器将蓄电池电压升高以驱动电机转动。DC-DC 变换器,顾名思 义,可以将电源由一种直流形式到另一种直流形式的转换,实现输出电压幅值大 于或小于输入电压幅值，输出电压方向与输入电压方向相