桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 II 页编号： 毕业设计说明书题 目： 光伏发电系统 监控装置设计 学 院： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 学生姓名： 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2016年 6 月 3 日桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 II 页摘 要近年来，在全球能源危机不断加剧的情况下，世界上很多国家开始投入对新能源的探索和发展，我国也紧随其步伐，制定了相关的发展及推广使用计划，明确了发展安全清洁高效的现代能源技术，推动新能源生产和消费革命。在太阳能光伏发电的应用领域，保证太阳能发电系统稳定可靠的运行是基础,也是提高太阳能转换率必需具备的条件，所以工作状态监控是太阳能光伏发电系统的重要组成部分。本文通过对目前太阳能发电技术的发展背景以及现状的分析，结合相关理论知识，对离网型光伏发电系统的组成结构进行了设计和分析，并结合智能电网的大主题，设计了一套基于STC89C52单片机的智能化太阳能监控装置，其主要功能包括了对光伏方阵工作温度、工作电压、工作电流以及环境光照强度的参数进行采集，并通过RS-232总线传输至PC端，供工作人员实时分析及控制，对于其中的温度、光强采集制作了硬件演示设备，实现了对参数的采集和显示，同时通过上位机与下位机之间的串口通信实现了人机互动。课题还针对太阳能的最大功率跟踪、提高太阳能转换效率的解决办法、温度控制充电电压等典型问题提出了可行性策略。关键词：太阳能；光伏；单片机；监控，AbstractIn recent years, with the increasing acute global energy crisis, many countries begin to explore and develop the new energy investment in the world. China also follows the pace and make a lot of plans that are concerning develop and promote the new energy .Our country defines the development of safe, clean and efficient modern energy technologies, what is more, China should promote the new energy production and consumption of the revolution. In the field of solar energys application, to ensure the stability and reliability of the solar power system is the basis and it is also a condition of improving the conversion rate of solar energy. So the monitoring device is an important part of the solar photovoltaic power system. Through the analysis of the current status of solar power generation technology and the development background of solar power generation technology also combined with theory knowledge, this paper is carried out the whole analysis and design of off-grid photovoltaic systems composition structure, combined with the theme of the smart grid.I have designing a set of intelligent solar monitoring device based on STC89c52 single-chip microcomputer, the main features include the work of photovoltaic array s temperature, voltage, current and ambient light intensity parameters were collected and send it to the PC terminal through the RS-232 bus, the worker can timely to analysis and control for it.This project makes the temperature and light intensity collection hardware demonstration equipment, the demonstration equipment have parameter acquisition and displays functions and through serial port to communication between the PC and worker, realize the human-computer interaction. The topic also make the idears of solar energy maximum power tracking, the solution of the solar energy conversion efficiency and the temperature control of the charging voltage and so on.Key words: solar energy; photovoltaic; single-chip microcomputer; monitoring,桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 目录目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1太阳能发电技术11.1.1发展背景11.1.2技术原理及应用11.2 太阳能发电监控装置21.3 本文主要研究内容32 光伏发电系统组成结构设计42.1 光伏发电系统结构及原理42.2 电池单元52.2.1太阳能电池的分类52.2.2太阳能电池的工作原理62.2.3影响转换率的因素62.3 控制器单元62.4 逆变器单元72.4.1逆变器的分类72.4.2离网型光伏逆变器72.4.3并网型光伏逆变器82.4.4光伏逆变器性能参数82.5 蓄电池储能单元92.5.1光伏发电储能装置分析92.5.2温度控制充电电压策略103 光伏发电监控系统设计113.1光伏发电系统监控系统分析113.2测温装置设计113.2.1方案论证113.2.2原理图设计123.3电源电路设计163.3.1设计方案规划163.3.2变压设计163.3.3整流设计173.3.4滤波设计183.3.5稳压设计193.4 直流电压电流检测电路设计193.4.1设计方案规划193.4.2模数转换模块设计203.4.3直流电流检测设计203.4.4 直流电压检测设计223.5 最大功率点跟踪电路设计223.5.1设计意义223.5.2设计方法分析223.5.3跟踪电路设计233.6 太阳光照强度测量电路设计253.6.1方案论证253.6.2设计原理图254 硬件制作及调试264.1硬件制作264.2硬件调试265 软件程序设计285.1上位机设计可行性分析285.2初始化设计285.2.1数据初始化程序分析285.2.2串口初始化程序分析285.2.3显示窗口的初始化295.2.4建立数据日志设计305.3 串口设置305.4温度、光强处理方案315.5 控制下位机设计345.6界面设计345.6.1员工登录界面设计345.6.2采集界面设计355.7下位机程序设计365.7.1主程序设计365.7.2接收中断程序设计376 结束语40致 谢41参考文献42附录一 硬件演示设备原理图43附录二 硬件演示设备PCB图44附录三 太阳能发电系统结构示意图45附录四 硬件演示设备源程序46附录五 元件清单70 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 25 页 共70页1 绪论1.1太阳能发电技术1.1.1发展背景随着人类在科技领域的发展以及社会的进步，对新能源的要求逐日增加，如何选择新型能源，已经成为了人类所亟待解决的问题。在当前所使用的能源中，火电占了大部分比例，但伴随而来的是环境的污染以及将来可能面临资源枯竭的危险，而水电和核电也由于种种局限性，不能成为主要使用能源。而太阳能则是通过太阳的光照使光方阵进行光电变换来产生电能。这种方式与其他发电方式不一样的是，它具有取之不尽用之不竭、不产生任何污染物的特点，在地域上不受任何资源分布限制；在使用方面，可根据需求设立发电点；电能质量比较高；转换时间时间短。总而言之，太阳能具有极大优点，是未来能源结构调整和应对气候日益恶劣的最优能源。目前，世界上很多经济发达的国家都对本国的光伏产业提出了发展规划。近邻日本，在2004年6月份有日本能源发展组织提出了面向2030光伏路线图 即PV2030计划，这一规划的具体目标是：到达2030年后，安装的太阳能电池组件达到约100GW，要使光伏技术成为日本最为关键的技术之一；在2004年3月份，欧盟的联合研究中心发布了欧洲光伏研发路线图，这一报道指出，预计到2030年，欧盟等国的通过太阳能发电产生的电能将占总电量的10%以上，到2040年为止，这一指标将上升到20%，到21世纪末，要突破60%；在2007年的6月，美国的相关机构也提出了关于发展太阳能的国家太阳能项目路线图，针对美国国内几种重要太阳能电池，从价格、可靠度、工作效率、发电成本等方面分别提出了规划。我国也于2007年由国家发改委提出了可再生能源中长期发展规划这一规划提出了未来光伏发电产业的中长期目标：预计到2015年累计安装量达到250MW，到2020年安装要能够达到1600MW，但实际安装情况已经远远超过预想计划，到2015年止，我国太阳能安装量已达19GW。在2012年，国家工信部公布了太阳能光伏产业“十二五”发展规划这一报告，报告提出了对各大光伏