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摘要随着时代的发展和进步,人类对能源的需求越来越多。然而煤、石油、天然气等传统能源是有限的,能源问题已经成为一个刻不容缓的问题,因此也对人类提出了两个要求,一是节约能源,二是开发新能源。而开发新能源才是解决能源问题的根本,而太阳能是取之不尽用之不竭的，太阳能光伏发电是新能源和可再生能源的重要组成部分,各国都已经投入了大量的人力、物力进行研究开发和应用。在此，根据太阳能光伏电池组件的P-V特性曲线，设计出一台太阳能光伏充电器，本充电器可实现太阳能电池组件最大功率点跟踪，使太阳电池组件输出功率最大。关键词：新能源光伏发电光伏电池最大功率点跟-II-目录III目录摘要...........................................................I第一章绪论......................................................11.1世界瞩目的太阳能光伏发电.....................................11.1.1太阳能光伏发电的历程.....................................11.2日本太阳能光伏发电的发展.....................................21.3我国太阳能光伏发电的发展.....................................2第二章光伏电池特性..............................................42.1光伏电池的构造...............................................42.1.1光伏电池的工作原理.......................................42.2光伏电池P-V特性曲线.........................................4第三章太阳能光伏电池最大功率点跟踪...............................63.1最大功率点跟踪原理...........................................63.2最大功率点跟踪算法...........................................63.2.1最大功率点追踪算法.......................................63.2.2恒定电压法与短路电流法:..................................73.2.3滞环比较法...............................................7第四章光伏充电器设计...........................................94.1控制芯片TL494相关知识.......................................94.1.1TL494基本功能及特征介绍.................................94.1.2TL494原理概述..........................................104.2光伏充电系统基本结构........................................114.2.1光伏充电系统原理图......................................114.2.2主电路参数设计..........................................124.2.3光伏充电系统控制原理框图................................144.3控制电路设计................................................144.3.1开关频率选择............................................154.3.2电流检测电路设计........................................154.3.3过充保护电路设计........................................154.3.4蓄电池过流保护..........................................164.3.4驱动电路设计............................................16-IV-目录V4.3.5续流二极管D的选择......................................164.3.6.LED指示功能...........................................16第五章实验结果与实验装置.......................................185.1充电系统实验结果及实验装置..................................185.1.1工作点调节实验波形......................................185.1.2实验装置................................................19第六章总结与展望..............................................226.1本课题的必要性..............................................226.2本文所作的主要工作..........................................226.3结论........................................................22致谢..........................................................24参考文献........................................................25附录1总电路图..................................................27附录2实物图....................................................29第一章绪论1第一章绪论1.1世界瞩目的太阳能光伏发电新能源的开发作为解决能源危机的一种手段日益提上议事日程。90年代以来，太阳能光伏发电的发展很快，已广泛用于航天、通讯、交通，以及偏远地区居民的供电等领域，近年来又开辟了太阳能路灯、草坪灯和屋顶太阳能光伏发电等新的应用领域。光伏太阳能行业的迅猛发展成为能源行业的一个亮点，为能源危机的解决带来一丝希望。进入21世纪以来，世界太阳能光伏发电产业快速发展，1.1.1太阳能光伏发电的历程早在1839年，法国科学家贝克雷尔就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏打效应”，简称“光伏效应”。1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。20世纪70年代后，随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时全球约有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展，这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于世界上能耗的40倍。正是由于太阳能的这些独特优势，20世纪80年代后，太阳能电池的种类不断增多、应用范围日益广阔、市场规模也逐步扩大。20世纪90年代后，光伏发电快速发展，到2006年，世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统，6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家。1997年又提出“百万屋顶”计划。日本1992年启动了新阳光计划，到2003年日本光伏组件生产占世界的50%，世界前10大厂商有4家在日本。而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价，大大推动了光伏市场和产业发展，使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国，也纷纷制定光伏发展计划，并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。世界光伏组件在1990年——2005年年平均增长率约15%。20世纪90年代后期，发展更加迅速，1999年光伏组件生产达到200兆瓦。商品化电池效率从10%～13%提高到13%～15%，生产规模从1～5兆瓦/年发展到5～25兆瓦/年，并正在向50兆瓦甚至100兆瓦扩大。光伏组件的生产成本降到3美元/瓦以下。2006年的光伏行业调查表明，到2010年，光伏产业的年发展速度将保持在30%以上。年销售额将从2004年的70亿美金增加到2010年的300亿美金。许多老牌的光伏制造公司也从原来的亏本转为盈利。-2-1.2日本太阳能光伏发电的发展日本是能源资源贫乏的国家，为了促进新能源的发展，日本制定了“新阳光划”，成立了“新能源与产业技术综合开发机构”，并对使用新能源的用户给予补助。正当全世界都在努力研究开发太阳能光伏发电时，日本在东京建成了当时世界上最大的太阳能光伏发电站“太阳方舟”从东京乘坐新干线向大阪方向行驶，当高速列车通过阜羽岛车站后，在宽广的田野上，就可以看到一座巨大的建筑物。这座巨大的建筑物像方形的船，这就是日本的三洋电机为了庆祝公司成立,#周年而建造的“太阳方舟”。“太阳方舟”是当时世界上最大的单体太阳光伏发电装置。“太阳方舟”面向南部的采光面上粘贴着,5046块太阳电池板，最大发电能力为630KW。若按一户需3KW的电力计算，足够供200多户人家使用。太阳方舟年发电量约,53万KWH2。这座阳光发电装置重达3000万吨，安装在4个钢筋混凝土支柱上，预制块通过钢骨架连结成立体桁架结构，该设计经计算机分析，能经受地震和风雨的考验。1.3我国太阳能光伏发电的发展中国太阳电池的研究始于1958年，1959年研制成功第1个有实用价值的太阳电池。中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，1971年3月首次成功地应用于我国第2颗卫星上，1973年太阳电池开始在地面应用，1979年开始生产单晶硅太阳电池。20世纪90年代中期后光伏发电进入稳步发展时期，太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年的努力，21世纪初迎来了快速发展的新阶段。中国的光伏产业的发展有2次跳跃，第一次是在20世纪80年代末，中国的改革开放正处于蓬勃发展时期，国内先后引进了多条太阳电池生产线，使中国的太阳电池生产能力由原来的3个小厂的几百千瓦一下子上升到6个厂的4.5兆瓦，引进的太阳电池生产设备和生产线的投资主要来自中央政府、地方政府、国家工业部委和国家大型企业。第二次光伏产业的大发展在2000年以后，主要是受到国际大环境的影响、国际项目/政府项目的启动和市场的拉动。2002年由国家法改委负责实施的“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程以及2006年实施的送电到村工程均采用了太阳能光伏发电技术。在这些措施的有力拉动下，中国光伏发电产业迅猛发展的势头日渐明朗。到2007年年底，中国光伏系统的累计装机容量达到10万千瓦（100MW），从事太阳能电池生产的企业达到50余家，太阳能电池生产能力达到290万千瓦（2900MW），太阳能电池年产量达到1188MW，超过日本和欧洲，并已初