一种太阳能电池发电量监测器设计方案.doc

编号 淮安信息职业技术学院 毕业论文 题 目 一种太阳能电池发电量监测器的设计 学生姓名 解厚勇 学 号 系 部 电子工程系 专 业 光电子技术 班 级 160910 指导教师 周雷 讲师 顾问教师 许金星 讲师 二〇一二年六月 摘 要 本设计对太阳能发电系统的电量监测器进行了深入研究，提出了一种低耗能、低成本电量监测器新的设计方法，制作出了该系统，完成了相关实验和测试。 本设计的第一部分首先介绍了太阳能发电系统的电量监测器的研究背景及研究现状。其次指出本文的主要工作。 第二部分首先提出了一种低耗能、低成本电量监测器新的设计方法。在详细分析了A/D转换模块、I/V、V/V转换模块、电源模块、输出显示模块基础上，给出了系统硬件设计的总体方案。并特别详细分析了系统的设计创新之处---采用霍尔电流传感器几乎在不消耗能量的情况下就可以实现I/V转换。最后对系统的软件进行了设计和编程。 第三部分实际制作了小型太阳能发电系统的电量监测器，并对系统的精度进行了测试分析，结果表明所制作出的电量监测器低功耗，随着测试时间的延长，精度将逐渐提高。 最后，对本研究课题进行了总结，并指出了新的工作方向。 关键词：太阳能发电系统 AT89S52 电量监测器 霍尔传感器   目 录 摘 要 I 目 录 I 第一章 绪 论 1 1.1 研究背景 1 1.2 主要工作 2 第二章 系统方案设计 3 2.1工作原理 3 2.2系统硬件设计 3 2.2.1单片机电路设计 4 2.2.2 A/D转换模块 5 2.2.3 I/V转换模块 6 2.2.4 V/V转换模块 9 2.2.5电源设计 9 2.2.6输出显示模块 12 2.3 系统软件设计 15 2.3.1 A/D转换部分程序设计 15 2.3.2 屏保部分程序设计 16 2.3.3 主函数部分程序流程图 18 第三章 系统制作与测试 21 3.1器件选择与系统制作 21 3.2系统测试 21 3.3系统使用说明事项 23 第四章 总结与展望 25 致 ?谢 27 参考文献 29 第一章 绪 论 1.1 研究背景 太阳电池能量转换的基础是结的光生伏特效应。当光照射到pn结上时，产生电子一空穴对，在半导体内部结附近生成的载流子没有被复合而到达空间电荷区，受内建电场的吸引，电子流入n区，空穴流入p区，结果使n区储存了过剩的电子，p区有过剩的空穴。它们在pn结附近形成与势垒方向相反的光生电场。光生电场除了部分抵消势垒电场的作用外，还使p区带正电，N区带负电，在N区和P区之间的薄层就产生电动势，这就是光生伏特效应。此时，如果将外电路短路，则外电路中就有与入射光能量成正比的光电流流过，这个电流称作短路电流，另一方面，若将PN结两端开路，则由于电子和空穴分别流入N区和P区，使N区的费米能级比P区的费米能级高，在这两个费米能级之间就产生了电位差VOC。可以测得这个值，并称为开路电压。由于此时结处于正向偏置，因此，上述短路光电流和二极管的正向电流相等，并由此可以决定VOC的值。 太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。 太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。 第一：光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍。 第二：光—电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这是其它电源无法比拟的