便携式电子产品光伏充电技术研究

【摘要】：本论文是以针对便携式电子产品对应的光伏充电器为主要研究对象,系统方案的选择主要考虑了最大功率点跟踪、DC-DC转换电路的拓扑结构、控制策略以及蓄电池保护等因素。 本论文首先分析当前光伏应用技术的现状,对光伏电池的工作原理进行阐述,给出其等效电路,并介绍目前几种常用的MPPT算法,然后根据本系统的要求选择合适的MPPT控制方案。 其次介绍一下目前便携式电子产品蓄电池的种类、工作原理、常用的充电方案以及影响蓄电池使用寿命的主要因素,并结合光伏电池输出特性,对蓄电池采用限流充电、MPPT充电、恒压充电三阶段充电控制方案。 在上述的基础上,采用了基于PWM技术的Boost电路为充电主电路,整个系统采用Atmega48单片机为控制核心,不断的监测光伏电池、蓄电池的电压以及充电过程中的电流,并根据其大小,来调节Boost电路开关管的占空比,确保充电方案的实现。 实验结果证明,该系统能够智能的根据光伏电池和蓄电池的状态选择合适的充电方式,能够延长蓄电池的使用寿命。由于采用了Boost拓扑结构,在光伏电池输出电压小于蓄电池两端电压时,仍可以进行充电,因此提高了光伏电池的利用率。 【关键词】：光伏充电器 蓄电池 Boost 最大功率点跟踪
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM910.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 论文选题背景及意义9
• 1.2 国内外技术现状9-13
• 1.2.2 光伏系统电源控制器技术现状10-11
• 1.2.3 充电策略的技术现状11
• 1.2.4 光伏充电器产品现状11-13
• 1.3 论文主要研究内容13-14
• 2 基本原理介绍14-30
• 2.1 太阳能电池14-18
• 2.1.1 太阳能电池工作原理14
• 2.1.2 太阳能电池分类14-16
• 2.1.3 太阳能电池的等效电路16-17
• 2.1.4 太阳能电池的输出特性(外界环境一定时)17-18
• 2.2 最大功率点跟踪原理及常用算法18-20
• 2.2.1 常用最大功率点跟踪算法19-20
• 2.3 DC-DC转换电路20-23
• 2.3.1 Buck电路20-21
• 2.3.2 Boost电路21
• 2.3.3 Buck-Boost电路21-22
• 2.3.4 Cuk电路22-23
• 2.4 蓄电池及其充电方式23-30
• 2.4.1 蓄电池的分类23-24
• 2.4.2 蓄电池的特性24-25
• 2.4.3 锂电池的充放电特性25-26
• 2.4.4 锂电池的充电方式26-30
• 3 系统方案总体设计30-35
• 3.1 ATmega48单片机简介30-32
• 3.1.1 ATmega48单片机主要特点31-32
• 3.1.2 ATmega48单片机的引脚功能32
• 3.2 MP3120简介32-33
• 3.2.1 MP3120典型应用电路33
• 3.3 本系统充电电池及充电过程介绍33-35
• 4 硬件电路设计及软件实现35-42
• 4.1 硬件电路设计35-39
• 4.1.1 单片机主控电路35-36
• 4.1.2 电源电路设计36-37
• 4.1.3 充电主电路电路设计37-38
• 4.1.4 4.2V恒压电路设计38-39
• 4.1.5 电池充满指示电路39
• 4.1.6 蓄电池温度检测电路39
• 4.2 系统软件实现39-42
• 4.2.1 整体设计思路40
• 4.2.2 主流程图40-41
• 4.2.3 MPPT算法流程图41-42
• 5 系统调试42-49
• 5.1 系统硬件调试42-48
• 5.1.1 太阳能电池42-44
• 5.1.2 太阳能电池板的特性测试44-45
• 5.1.3 Boost电路的仿真与调试45-46
• 5.1.4 4.2V稳压电路仿真与调试46-47
• 5.1.5 温度检测电路的调试47-48
• 5.2 软件调试48-49
• 6 结论49-50
• 攻读学位期间获奖和发表论文情况50-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-54

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