德州职业技术学院 高职专业毕业论文:太阳能充电器的研究与设计指导教师 ： 王东霞二（太阳能光电扌 曹振萍祁L业：应用电子 08022201012010 年 10 月 18 日太阳能充电器的研究与设计摘要随着经济的快速发展，人口的增加以及社会生产水平的提高，资源 短缺、环境污染与社会需求的矛盾日益突出。当今社会，能源短缺已经 成了亟待解决的问题。加速推广利用太阳能等可再生能源已成为实现可 持续发展的重要条件。太阳能充电器使用太阳能电池板，将太阳辐射光 能转变为电能后，经升压、稳压、充电电路对电池进行充电，当电池充 满后系统自动停止充电。该充电器输出电压稳定，采用模块式结构，应 用范围广，适用于多种型号 电池的充电。太阳能作为一种新型能源具有绿色清洁、无环境污染、取之不尽用 之不竭又无地域限制的优势。对太阳能的利用主要体现在两个方面：光 热转换与光电转换。本文利用太阳能光电转换的特性，设计一款太阳能 多功能充电器，满足野外作业和生活的充电需求。关键词 ：太阳能 充电器 充放电控制器 逆变器 系统组件AbstractWith the rapid development of economy, the increase of population and raise the level of social production, resource shortage, environment pollution and the requirement of the society increasingly prominent contradiction between. In todays society, energy shortage has become a problem to be solved. Accelerated popularization using renewable energy sources such as solar has become the important condition of sustainable development. Solar charger using solar panels, will the sun radiate light energy into electricity, through the booster, voltage, charging circuit for battery charge when batteries after the system automatically stops charging. The charger output voltage stability, modular approach, application range, suitable for various types of battery charge.Solar energy as the one kind of new energy with green clean and no environmental pollution and inexhaustible and no regional restriction advantage. For the use of solar energy mainly embodied in two aspects: solar-thermal conversion and photoelectric conversion. This paper using solar photoelectric conversion characteristics, design of a solar multi-function charger, satisfy outdoor work and life of charging demand.Keywords : solar battery charging and discharging controller inverter system component目录第一章绪论11.1本课题研究的目的与意义 11.2太阳能充电器发展现状与趋势 2第二章 太阳能光伏发电技术 32.1太阳能光伏发电 32.2太阳能光伏发电的特点 3第三章太阳能充电器的工作原理与系统组件 53.1太阳能充电器的工作原理 53.2太阳能充电器的系统构成 63.2.1太阳能电池73.2.2蓄电池83.2.3逆变器93.2.4充放电控制器11第四章 太阳能充电器发展所存在的问题 13第五章总结与展望14致谢15参考文献16第一章 绪论使用手机的人都有这样的经历，外出时手机电池突然没有电了，因 充电器不在身边或找不到可以充电的地方，影响了手机的正常使用；户 外听 MP3 时，往往入迷而不知不觉机器没电关机，让我们大大扫兴等等。 为了解决些问题，现设计一种太阳能充电器，它使用太阳能电池板，经 电路进行直流电压变换后给用电设备充电， 并能在充电后自动停止充电， 该充电器充电快速，携带便捷，节能环保。1.1 本课题研究的目的与意义随着经济的发展、人口的增加以及社会生产水平的提高，能源的消 耗量正在持续增长。由于化石能源不可再生，长期的利用已经使其消耗 了相当大的比例。当今社会，能源短缺已经成了亟待解决的问题。与此 同时，随着生产力的发展，传统化石能源的不断使用对环境造成了巨大 的影响，环境污染已经成为世界各国共同关注的问题。为了缓解能源短 缺和环境污染造成的压力，人们正在积极寻找可再生、清洁的能源作为 化石能源的替代品。其中，太阳能和传统能源相比具有储量丰富、无需 运输、清洁无污染三大方面的优点，受到广泛关注。20 世纪以来，随着社会经济的发展和生活水平的提高，使人们对能 源的需求量不断增长。同时由于化石能 源资源的有限性，以及他们在燃 烧过程中对全球气候和环境所产生的影响日益为人们所关注，因此从资 源、环境、社会发展的需求来看，开发和利用新能源和可再生能源是必 然的趋势。在新能源和可再生能源家族中，太阳能是最引人注目，开展 研究工作最多，应用最广的成员。太阳能作为一种“取之不尽，用之不竭”的安全，环保新能源，越 来越受到重视 。同时，也随着太阳能光伏技术的发展和进步，太阳能产 品具 有环保节能双重优势，太阳能路灯、 太阳能汽车、 太阳能充电器等 方面的应用已经逐渐形成规模，太阳能发电在 民用、商用 领域发展已经 日趋完善，所以太阳能源的利用和开发则成为解决能源危机的关键所在。本论文介绍了一款多功能的太阳能充电器， 太阳能充电器以其安全、 稳定、便捷的特点，一直以来给人们提供可靠的太阳能电能。通过太阳 能充电器我们可以将太阳能产生的电能转化成为我们所用的任何形式。 作为利用太阳能的直接装置，太阳能充电器所扮演的角色不可或缺。1.2 太阳能充电器发展现状与趋势太阳能充电器是目前研究最多，技术最发达的绿色充电器。与其它 绿色充电器相比，太阳能充电器灵活性高且效率最高。目前，太阳能充 电器以 90% 以上的占有率占据了绝大部分欧洲绿色电池充电器市场。目前，我国已成为全球主要的太阳能充电器生产国，在 20 世纪 80 年代末期，国内先后引进了多条太阳能充电器生产线。现在中国已经成 为超越欧洲、日本成为世界太阳能充电器生产第一大国。由于近两年世界油价的飞速上涨 ，相对于油 价，日常生活中电力的 价格却在下降 ，人民生活水平的提高 ，电动车就应运而生 ,走进千家万户 全国电动车销售量年年翻番 ,达上亿台之多， 由此可见市场需求量是非常 大的。但是电力和无污染的太阳能相比起来，太阳能作为一种 “取之不 尽、用之不竭 ”既节能又环保的新能源 ，必将成为 21 世纪人类可持续发 展的必然追求。据有关资料 显示： 预计到 2030 年，可再生能源在总能源结构中将占 到 30% 以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%以上；到 2040 年，可再生能源将占总能耗的 50% 以上，太阳能光伏发电 将占总电力的 20% 以上；到 21 世纪末，可再生能源在能源结构中将占到 80% 以上，太阳能发电将占到 60% 以上。这些数字足以显示出太阳能光伏 产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。由此可以看出，太阳 能充电器市场前景广阔。而作 为太 阳能 充 电器 本身 而言 ，也 十 分具 有价 值。 它作 为 一种 新型 电源，具有：永久性、清洁性、灵活性三大优点。太 阳能充电器寿命长， 只要太阳存在， 太阳能充电器就可以一次投资而长期使用； 与火力发电、 核能发电相比，太阳能充电器不会引起环境污染；太阳能充电器可以大 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。第二章 太阳能光伏发电技术作为太阳能充电器的核心不得不提及太阳能光伏发电技术，太阳能 光伏技术拓展了电能的获取，为电能的利用开辟出新的天地。太阳能技 术的发展及应用的领域的成熟。2.1 太阳能光伏发电光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为 电 能的一种技术。 这种技术的关键元件是太阳能电池。 太阳能电池经过串、 并联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制 器等部件就形成了光伏发电装置。 不论是独立使用还是并网发电 ,光伏发 电系统主要由太阳能电池板（组件） 、控制器和逆变器三大部分组成，它 们主要由电子元器件构成， 不涉及机械部件 ,所以光伏发电设备极为精炼 可靠、 寿命长、安装维护简便。2.2 太阳能光伏发电的特点太阳能作为新一代环保替代能源与其他能源相比有其自身的优点， 但也存在着一些开发利用的瓶颈与不足；一、太阳能光伏发电的优点 :1、太阳能取之不尽，用之不竭，太阳能发电安全可靠，不会遭受能 源危机或燃料市场不稳定的冲击；2、太阳能随处可处，可就近供电，不必长距离输送，避免了长距离 输电线路的损失；3、太阳能不用燃料，运行成本很低；4、安全可靠，能源质量高；5、太阳能发电没有运动部件，不易损坏，维护简单；6、建设周期短，获取能源花费的时间短；7、不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势，例如，无电 地区，以及地形复杂地区；8、太阳能发电不会产生任何废弃物，没有污染、噪声等公害，对环 境无不良影响，是理想的清洁能源；9、太阳能发 电系统建设周期短，方便灵活，而且可以根据负荷的增 减，任意添加或减少太阳能方阵容量。二、太阳能光伏发电的缺点 :1 、照射的能量分布密度小，大规格使用时，需要占用较大面积；2、储能困难；3、地面应用时有间歇性和随机性，发电量与气候条件有关，在晚上 或阴雨天就不能或很少发电；4、产生的电力接入电网需要增加无功补偿设备；5、光电转化率很低，光伏发电成本太高。 所以太阳能发电系统在未来的领域中仍需要人们不断的探索与完善。第三章 太阳能充电器的工作原理与系统组件3.1 太阳能充电器的工作原理1、基本元器件： DC12V 为太阳能电池， VT1 、VT2 开关管， T1 高频 变压器， VD1 整流二极管， VD2 稳压管， C1、C3 滤波电容 （C1 上正下负）2、基本电路： VT1 、T1、R1、R3、C2 组成自激式振荡电路，实现能 量存储、释放。 R5、R6、VD2 、VT