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近年来国际社会普遍关注对太阳能、风能、海洋能、地热能等可再生能源的开发应用，其中太阳能发电由于具有取之不尽、用之不竭、清洁无污染的特点更是备受关注。目前，太阳能电源技术研究的热点依然是提高系统效率，降低系统成本。高额的造价仍然是制约太阳能普及的瓶颈，所以太阳能增氧机主要用于为景观水域中的鱼类供氧，而鲜有应用于水产养殖领域。然而，我国作为世界养殖大国，养殖水面巨大，所需渔机数量庞大，每年消耗的电能相当可观，所以在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天，对于太阳能增氧机动力供给系统的研究不仅是将太阳能应用于水产养殖领域的一种尝试，更是关系到可持续发展和节能减排的百年大计。
增氧机作为一种普遍应用的渔业机械与其它渔机设备如投饵机等有很多相同之处，根据渔业养殖的特性无论是喂食还是增氧基本都是有一定的时间要求，不需要24小时连续开机，且一次开机时间不长，所以本文在分析了光伏供电的基本原理之后，研究了光伏系统电源配置过程中配置原则、主要部件的作用和技术性能。并在此基础上探讨了光伏供电在渔业机械上的应用，渔机设备进行电源配置需考虑的因素，包括光伏方阵设计，蓄电池容量，光伏方阵在安放时的角度要求如方位角和倾斜角以及逆变器选用。并举例分析了光伏增氧机的电源配置，提出了光伏供电在渔业机械上应用的前景。
研究光伏系统的重点是它的最大功率点跟踪技术，由太阳电池的伏安特性可知，光伏电池具有强烈的非线性，是一种时变的直流电源。太阳电池的输出功率随光照强度和温度等因素时刻变化，所以为了达到提高能量利用率的目的，我们需要经常改变负载的工作功率点来适应太阳电池输出特性的变化，达到输出功率最大。这对于造价昂贵的光伏发电系统尤为重要。最大功率点跟踪技术(Max PowerPoint Tracker,MPPT)，其实质是一个自寻优的过程。主要包括固定电压法、扰动观察法、增量电导法、智能控制法等。本文在分析了以上几种控制方法的基础上，提出了一种PID参数模糊自整定的控制方法，它结合了PID精确控制和模糊控制自整定占空比的优点，能够合理地处理好控制精度和速度这一对矛盾，使光伏电池在所处环境发生变化时可快速跟踪最大功率点的变化，使光伏系统始终输出最大功率，并有效消除了系统在最大功率点附近存在的振荡现象，提高系统的稳定性。并结合MATLAB仿真将本控制方法与模糊控制比较，证明其优越性；利用光伏系统的仿真验证所提出控制方法的有效性。
为了进一步验证控制算法的有效性，本文利用飞思卡尔公司生产的MC9S12XS128单片机为核心，采用直流电源和滑动变阻器在实验室中模拟太阳能方阵，选用MOTOROLA公司生产的H桥式直流驱动芯片MC33886作为驱动IGBT的集成驱动，它具有输出电流大，输入电压范围宽泛，输出电阻小，输入电阻大等优点。利用目前广泛应用的一种检测MPPT控制器有效性的实验室替代实验进行软件编程和硬件电路搭建，实验结果表明，所采用的MPPT控制器对于最大功率点跟踪的有效性。
本论文以太阳能增氧机为研究对象，探讨其独立光伏发电电源配置方法，提高能量转换效率的最大功率点跟踪技术，以及蓄电池和逆变器的匹配策略。主要研究如下：
1、综述国内外独立光伏系统发展现状，以及光伏电源的结构组成；
2、介绍国内外太阳能增氧机的种类结构及研究现状；
3、从独立光伏电源利用方面研究了光伏电池基本的发电原理和输出特性；
4、探讨独立光伏增氧机电源配置，包括蓄电池选用及容量计算，光伏电池组件串并联设计，光伏方阵角度的设计，以及逆变器的选用和配置策略；
5、针对光照强度变化的不确定性、光伏电池阵列温度变化、负载变化和光伏电池强非线性，使光伏电池阵列的最大功率点变化的情况，提出一种采用模糊控制自整定PID比例、积分、微分控制，实现光伏系统最大功率点跟踪(MPPT)控制的方法。在综合比较，分析各种变换器拓扑的基础上，本文以BOOST电路作为MPPT控制器的主电路。MATLAB仿真实验结果表明该方法能够快速、准确地跟踪光伏电池的最大功率点，避免在最大功率点的振荡，提高能量转换效率；
6、基于飞思卡尔公司生产的MC9S12XS128单片机对MPPT控制策略及蓄电池防过充、防过放控制进行测试，并分析结果。