1. 研究目的与意义
随着经济的发展，能源问题作为人类环境问题的一个重要组成部分越来越受关注，清洁能源的使用已经成为一个值得探究的问题。虽然目前比较广泛的仍是火力发电，但是火力发电会产生粉尘和有害气体，造成环境污染。太阳能作为一种可持续利用的清洁能源，越来越被人们看好。与传统的化石能源相比，光伏发电具有以下的优点：作为一种可再生能源，储量丰富；原料免费，可直接获取；不受地域条件限制，应用范围广泛；零污染，无任何有害气体及光、噪音等排放；低维护费用，保持系统稳定仅需要较少的维护；安装方便，光伏发电系统机动灵活，可快速安装。
在太阳能光伏发电与建筑结合方面，具有良好的经济效益。无论是独立使用还是并网，光伏发电系统主要是由太阳能电池板、控制器和逆变器三大部分组成。赵与辉对小功率家用光伏发电储能系统进行了研究与设计。该系统集升压控制、逆变、储能等部分于一体,便于安装、使用,拥有较好的商业前景。文中对系统所采用的boost升压电路、全桥逆变电路以及储能电路的工作原理进行了分析,并详细介绍了逆变电路中的spwm调制方式。由于采用了非隔离拓扑,系统在并网工作模式下,会产生严重的漏电流,文中对漏电流的产生和抑制原理进行了解释和说明,决定采用加入共模滤波器的方式来抑制漏电流,并通过仿真验证了设计的可行性。韩立立在硕士研究中对太阳能电池板的性质及工作原理加以分析，提出了一种改进的家用太阳能光伏发电系统，即通过国家的政策支持将太阳能发电的多余电量通过电网公司提供的电能装置并入电网，同时在系统中去除蓄电池的使用。宫龙威在研究中从光伏渗透率的角度分析了分布式光伏发电系统大量并网所产生的净负荷影响,研究了限制电力系统对分布式光伏发电系统接纳能力的因素,对各种提高光伏渗透率极限的措施进行了评估,提出采用负荷转移和储能技术两种方式提高电网的光伏接纳能力。
光伏发电系统的运行一般是在无人职守的情况下进行，对地面上很分散的光伏系统进行监测维护是十分困难繁琐的，需要大量的时间和人力物力。因此在光伏发电系统中采用集中监控系统具有重要意义。光伏发电系统的能量输出因周围环境的变化而表现出较大的差异，对光伏发电系统进行实时监测，可以获得原始测量数据，为系统的改进与优化以及以后的科学研究提供有用数据，对系统环境参数及其系统本身的性能进行监测和分析是保证系统正常高效运行的前提。大部分地区的太阳能收集装置都是固定角度安装，造成太阳无法直射收集板，这造成很多太阳能无法被利用；在很多地区，太阳能电池板会遇到较恶劣的天气条件，导致结构不稳定，甚至是直接损坏。改进太阳能跟踪装置的机械结构，可在一定程度减少损坏的程度。
2. 研究内容和预期目标
1.内容
太阳是清洁的能源，利用太阳光照进行发电，可以少受地域的限制，对于保卫绿水青山具有积极意义。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，具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设周期短的优点。本课题即是在这种背景下提出的，旨在设计一种高效利用、稳定转化、质量保证的家用光伏发电实验系统。系统主要包括控制核心模块、参数监测模块、控制模块、人机交互模块等。
2. 要求
3. 研究的方法与步骤
本系统以at89c51单片机为核心器件。硬件部分由单片机控制模块、a/d转换模块、dc/dc变换器、dc/ac逆变和各种实现单片机系统控制功能的接口电路组成；软件部分主要由单片机系统实现其特定控制功能的各种程序组成。其中蓄电池与充电、放电电路为本设计系统的核心组成部分，太阳能会因为天气情况变化较大，实时电压会很不稳定，从而对充电时电压的控制就显得十分重要，所以本设计以单片机为控制芯片，进行程序的编写以达到控制器设计要求。
其设计的主要步骤：
(1)查阅太阳能能源的相关知识，了解蓄电池充放电、dc/ac、dc/dc等模块的相关资料，学习单片机的相关知识，熟悉单片机的基本工作原理及指令系统，并掌握电路仿真软件和程序编译软件的使用方法。
4. 参考文献
[1]陈胜林.光伏发电系统安装与调试.北京：中国水利水电出版社 , 2016.05.
[2]裴勇生，叶云云，许洪龙. 光伏发电系统电气控制. 北京：中国水利水电出版社, 2016.05.
[3]崔青恒，华晓峰. 光伏发电系统电能变换. 北京：中国水利水电出版社, 2016.04.
5. 计划与进度安排
（1）2022-2-25～2022-3-17（3周） 查阅相关背景及技术资料，制订具体计划，撰写开题报告。
（2）2022-3-18～2022-4-07（3周） 提出实现方案，熟悉控制模块硬件资源及编程技巧。
（3）2022-4-08～2022-4-28（3周） 设计电路原理图，提出程序框图，编制控制程序。
