随着物联网的不断发展,无线传感器网络应用越来越广泛,无线传感器网络的供电问题逐渐成为人们关注的焦点。太阳能具有安全可靠、取之不尽、用之不竭的特点。使用太阳能为无线传感器网络供电不仅可以节能环保,而且还可以保证供电的持续性、减少维修更换储能设备如蓄电池的成本。本文首先根据负载对供电电源的需求,设计系统的总体架构;进行光伏电池、超级电容、蓄电池的选型及容量计算;通过对系统使用的电力电子变换电路结构及特点进行对比分析,选择半桥电路作为开关电源的主电路、boost电路作为光伏电池的最大功率点跟踪控制电路、双向DC-DC变换电路作为储能装置的充放电电路;依据光伏电池、蓄电池、超级电容的工作状态,提出一种能量流路径控制策略,通过控制主电路电路开关管的通断使光伏电池、混合储能装置、市电三种能量协调配合,确保供电电源的高效稳定运行及快速响应。其次,进行开关电源主电路的参数计算及控制和保护电路的设计;通过对比分析现有光伏电池最大功率点跟踪方法的原理及特点,提出一种三点自适应法进行最大功率点跟踪;根据蓄电池和超级电容不同的充放电特性,使用电压电流双闭环控制策略,釆用三段式充电方式对蓄电池进行充电,采用恒压充电方式对超级电容器进行充电,恒流放电方式对混合储能装置进行放电。并且,利用MATLAB软件对设计的太阳能电源管理系统进行了建模及仿真分析,仿真结果表明太阳能电源管理系统可以为负载提供稳定的电压。最后,搭建了系统实验平台,并对所设计的系统性能进行了实验研究。实验结果表明,太阳能电源管理系统可以快速进行能量流路径切换,保证为负载输出24V电压,满足负载需求,达到了预期效果。