微型光伏充放电控制器及其MPPT的研究

【摘要】：摘要：微型光伏系统凭借其便携性和易用性的特点在简易照明当中得到了广泛应用。本文以微型光伏系统中的光伏电池和光伏充放电控制器为研究对象,对光伏电池的输出特性、光伏充放电控制算法等进行了研究,并对光伏充放电控制器硬件组成电路进行了设计。 首先,分析了在不同环境下光伏电池的输出特性变化,并根据光伏电池的数学模型和输出特性,建立了以光伏电池板出厂参数为输入参数的仿真模型,实现仅需知道光伏电池板的出厂参数,就可以对其输出特性进行仿真。此外,对最大功率点跟踪技术的控制原理及方法进行研究,并应用改进的增量导纳法进行了仿真分析。 其次,分析了蓄电池充放电过程,对分阶段充电法进行了改进,改进后的方法兼顾了蓄电池充电安全和蓄电池充电不同阶段对电流电压的不同要求,并实现光伏电池所产生电能的最大化利用。 最后,设计了微型光伏系统充放电控制器的硬件电路,主要包括功率变换电路、核心控制电路、负载保护电路和卸荷电路等；设计了系统软件,应用混合充电法和改进的增量导纳法,实现光伏电池的最大功率点跟踪及蓄电池的充放电管理。 【关键词】：光伏电池模型 充放电控制器 最大功率点跟踪(MPPT) 增量导纳法
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615;TM571;TM912
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-15
• 1.1 太阳能的利用背景10-12
• 1.2 微型光伏发电系统技术现状分析12-13
• 1.3 本文的研究与设计内容13-15
• 2 微型光伏系统及其组成15-30
• 2.1 蓄电池及其充放电技术15-20
• 2.1.1 铅酸蓄电池16-17
• 2.1.2 蓄电池的充电特性及其充电技术17-19
• 2.1.3 对充电方法的改进19-20
• 2.2 功率变换器拓扑及其设计20-29
• 2.2.1 常用充电变换器拓扑结构20-23
• 2.2.2 同步Buck变换器及其设计23-29
• 2.3 本章小结29-30
• 3 光伏电池及最大功率点跟踪技术30-43
• 3.1 光伏电池30-31
• 3.2 光伏电池数学模型的建立及仿真31-36
• 3.2.1 光伏电池数学模型31-34
• 3.2.2 光伏电池的输出特性仿真34-36
• 3.3 光伏最大功率点跟踪技术36-42
• 3.3.1 常见的最大功率点跟踪方法37-39
• 3.3.2 改进的增量导纳法的仿真与验证39-42
• 3.4 本章小结42-43
• 4 微型光伏系统的硬件设计43-51
• 4.1 核心控制器设计43-44
• 4.2 直流变换器及其驱动电路设计44-46
• 4.3 检测电路的设计46-48
• 4.3.1 STM8S207K的模数转换器46
• 4.3.2 检测电路的设计46-48
• 4.4 其他电路设计48-50
• 4.4.1 电源电路设计48-49
• 4.4.2 负载功能电路与卸荷电路设计49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 5 离线光伏电源系统的软件设计51-57
• 5.1 总体软件设计的实现51-52
• 5.2 数据采集的实现52-53
• 5.3 充电程序设计53-55
• 5.4 MPPT程序设计55
• 5.5 其他模块程序设计55-56
• 5.6 本章小结56-57
• 6 总结与展望57-59
• 6.1 总结57
• 6.2 工作展望57-59
• 参考文献59-61
• 作者简历61-63
• 学位论文数据集63

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