無線傳感器網絡技術廣泛應用于軍事監(jiān)測、環(huán)境探測、農業(yè)監(jiān)控以及工業(yè)生產等眾多領域,具有廣闊的應用前景。然而,傳統(tǒng)的無線傳感器網絡由于節(jié)點供電電池有限的使用壽命,導致節(jié)點工作壽命短,這成為制約無線傳感器網絡技術推廣應用的重要因素之一。因此,如何使無線傳感器網絡節(jié)點能夠自給自足的長期可持續(xù)工作,是當前的一個研究熱點。光伏電池新能源產業(yè)的迅速發(fā)展,為無線傳感器網絡節(jié)點可靠供電成為可能。本文以桂北地區(qū)氣候為無線傳感器網絡節(jié)點工作地域背景,研究無線傳感器網絡節(jié)點光伏自供電技術。針對無線傳感器網絡節(jié)點供電能源受限的問題,對節(jié)點光伏電池板的部署角度、最大功率點跟蹤算法以及能量管理方法三個方面進行重點的研究與分析。首先本文研究了全球能源現狀、能源背景以及桂北地區(qū)的太陽能分布概況,對無線傳感器網絡光伏自供電技術在桂北地區(qū)實現的可行性進行分析,并分析了節(jié)點自供電的研究現狀;然后建立光伏電池等效模型,分析光伏電池的輸出特性,對光伏電池的方位角度和傾斜角度進行分析,得到最佳部署角度;接著結合桂北地區(qū)的氣象特征,對節(jié)點自供電系統(tǒng)中的光伏電池、能量存儲裝置以及控制芯片等各模塊進行分析與選型,使硬件方面符合節(jié)點自供電...

【文章頁數】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 論文的選題來源、背景與研究意義
        1.1.1 選題來源
        1.1.2 能源背景
        1.1.3 無線傳感器網絡發(fā)展背景
        1.1.4 研究意義
    1.2 國內外WSN節(jié)點自供電技術研究現狀
        1.2.1 節(jié)點光伏自供電技術的研究現狀
        1.2.2 WSN節(jié)點能量管理方法的研究現狀
    1.3 本文的研究內容和論文架構
        1.3.1 本文的研究內容
        1.3.2 論文章節(jié)架構
第2章 桂北氣象特征與WSN節(jié)點部署分析
    2.1 桂北地區(qū)氣象特征與太陽能能源分析
        2.1.1 桂北地區(qū)氣象特征
        2.1.2 桂北地區(qū)太陽能能源分析
    2.2 太陽能光伏電池模型的建立與仿真分析
        2.2.1 太陽能光伏電池建模
        2.2.2 太陽能光伏電池輸出特性分析
    2.3 WSN光伏自供電節(jié)點部署角度分析
        2.3.1 WSN節(jié)點部署的方位角度和傾斜角度
        2.3.2 節(jié)點的方位角度部署分析
        2.3.3 節(jié)點的傾斜角度部署分析
    2.4 利用PVsyst軟件進行節(jié)點部署仿真
        2.4.1 PVsyst軟件的角度部署模擬流程
        2.4.2 傾斜角度和方位角度的部署模擬仿真
    2.5 本章小結
第3章 WSN自供電節(jié)點系統(tǒng)分析與選型
    3.1 WSN自供電節(jié)點系統(tǒng)結構分析
    3.2 負載模塊分析與選型
        3.2.1 控制芯片選型與能耗分析
        3.2.2 無線通信模塊選型與能耗分析
        3.2.3 傳感器能耗分析
    3.3 能量存儲裝置分析與設計
        3.3.1 可充電蓄電池特性分析與選型
        3.3.2 超級電容特性分析
        3.3.3 能量存儲特性分析
        3.3.4 能量供給模塊分析
    3.4 系統(tǒng)各部分的選型與分析
        3.4.1 能量存儲裝置的選型與分析
        3.4.2 太陽能光伏電池的選型與分析
        3.4.3 選型參數的綜合分析
    3.5 本章小結
第4章 系統(tǒng)供能電路分析與設計
    4.1 MPPT的定義
    4.2 MPPT的算法分析
        4.2.1 固定電壓法
        4.2.2 開路電壓法
        4.2.3 短路電流法
        4.2.4 干擾觀測算法
        4.2.5 電流觀測算法及其改進
    4.3 MPPT的硬件電路設計
        4.3.1 PWM擾動產生電路
        4.3.2 光伏電池電流與電壓檢測電路
        4.3.3 降壓BUCK電路
    4.4 MPPT硬件電路的實驗設計與結果分析
        4.4.1 恒壓源輸入的MPPT電路效率實驗及分析
        4.4.2 室內MPPT電路效率實驗及分析
    4.5 本章小結
第5章 能量管理硬件與監(jiān)測軟件設計
    5.1 能量管理方法
    5.2 能量管理方法氣象模型設計與分析
        5.2.1 氣象模型設計
        5.2.2 白天晴天天氣特征模型與分析
        5.2.3 白天陰雨天氣特征模型與分析
        5.2.4 夜晚特征模型與分析
    5.3 基于能量管理方法的電路分析與設計
        5.3.1 太陽光照強且儲能裝置能量充足情況
        5.3.2 太陽光照強而儲能裝置能量不足情況
        5.3.3 太陽光照弱而儲能裝置能量充足情況
        5.3.4 太陽光照極弱或無光照情況
        5.3.5 基于能量管理方法的硬件電路設計
    5.4 能量監(jiān)測軟件設計
    5.5 本章小結
第6章 總結和展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
個人簡歷、申請學位期間的研究成果及學術論文
致謝



本文編號：3840505