1. 研究目的与意义
(1)研究的背景
面临化石能源日益紧缺的现状，太阳能成为新能源角逐场的有力竞争者，而太阳能发电是太阳能利用的一条主要途径。但是在全世界光伏装机激增的环境下，电池板转换效率低下却是阻挡其生活化发展道路上的巨大障碍，如：虽然照射在地球的太阳能量大，但分布密度小，这就需要占用很大面积去收集太阳能；光伏发电会因为天气阴晴变化而出现能量输出不稳定，不容易直接利用；光电转换效率低下加上电池板材料及工艺质量的不发达，使得光伏发电耗费昂贵限制了它的更广泛应用。所以多年来人们一直致力于提高光伏发电效率。
(2)研究目的与意义
2. 研究内容和预期目标
（1）主要论文内容
首先，从外部条件来看，应该使太阳光尽可能多的照射在光电池板上，也就是使得光电转换的输入量增大。其次，将电池板光能输入看做固定不变，此时就需要 确保电池板输出功率最大化。最大功率点跟踪是指调整电池板所接负载，使负载阻抗与太阳能电池变化的输出阻抗相匹配，而使电池板工作在最大输出功率点。又因为光伏发电电流不稳定和充电时机的稍纵即逝，应使系统需要一个智能可靠的充电系统对蓄电池安全快速的充电。快速充电的大电流和安全充电的小电流之间的平衡，应根据蓄电池的状态进行智能控制。
（2）预期目标
3. 研究的方法与步骤
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（1）研究方法
以所学的理论知识为基础，通过实验掌握实际的动手能力。通过查找文献完成对所研究课题的了解，找出最佳设计方案。
系统框图如下：
工作原理如下：
FPGA控制器通过太阳光检测电路确定太阳光与电池板的照射关系，控制步进电机调整电池板，以使电池板能正对太阳光；然后FPGA通过A/D转换器检测电池板的输出功率，通过PWM占空比控制DC-DC电路开通关断，来实现光伏电池最大功率点跟踪；同时，根据蓄电池的使用状况实时调节充电手法，并且在短时间放电后可以保证蓄电池能快速的充满电，而且不损伤蓄电池。整个系统在控制器的控制调节下可以进行自动工作。
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（2）步骤
1. 以光伏电池板的自身特 性等效出精确的电路表示，以此可以对实际环境中光伏发电效率提高策略的设计提供可靠信息。同时，掌握铅酸蓄电池的原理，分析铅酸蓄电池使用条件下的性能和特点，为蓄电池的充电策略选择提供基础参考。
2. 因为电池板的输出功率会随着光照强度的增强而不断增大，需设计太阳追踪系统，以太阳光总能垂直照射在光伏电池板上为目标。在分析完太阳相对地球表面某一点的运动规律后，可采用模糊控制双轴的方法来实现追踪。为了迎合太阳方位角以及高度角的变化，可以采用双轴追踪法，用两台步进电机实现这种调整。
3. 电池板会因为工作状态的不同而输出不同的功率，为了使电池板在工作过程中有最大的电能产出，要根据其输出特性实现最大功率跟踪。调整电池板所接负载，使负载阻抗与太阳能电池变化的输出阻抗相匹配，而使电池板工作在最大输出功率点。
4. 光伏发电系统中，因为外界环境的复杂多变，使电池板的输出电流也无法预知，从而使得蓄电池的充电难度大大增加。可以以马斯曲线为基准，采用阶段式恒流充电为快速充电法，并以瞬间放电作补充的充电方法。当电池板的输出在马斯充电允许条件下时直接充电；如果电池板的直接输出超出马斯曲线，采用阶段恒流瞬间放电法对其快速充电，其中瞬间放电可以提升蓄电池的可充电容量。直到即将充满时，对蓄电池进行浮充充电。
5. 分析所采集数据，得出最终结论。
4. 参考文献
[1] 佟长福.《AVR单片机GCC程序设计》[M]，北京：北京航空航天大学出版社，2005.
[2] datasheetof ATMEGA16,2006.
[3]李丽娟.C语言程序设计[M],北京：人民邮电出版社，2006.5. 计划与进度安排
1、2022/12-2022/02：查阅相关资料，确定设计方案；
2、2022/03-2022/03：撰写开题报告、熟悉开发、调试环境；
3、2022/04-2022/04：毕设详细设计与硬件电路设计，准备实验环境；
