基于模糊控制的光伏蓄电池充放电控制器的研究与设计

【摘要】：20世纪的能源结构中，人类主要是利用煤、石油等化石能源。随着化石能源的消耗，环境问题的凸显，世界各国都在寻找和开发新能源，而太阳光辐射到地球的能量巨大，而且不会产生污染，所以从保护环境和能源问题出发，开发和利用光伏都有这巨大的意义。本文是基于模糊控制技术，对光伏系统中的蓄电池的充放电控制器的研究与设计。 简介了国内外光伏产业的研究现发展现状，分析了蓄电池充放电特性，分析相应的数学模型；在理论上，根据模糊控制的原理，分析建立合理的模糊控制规则，实现对蓄电池快速有效的充电策略，使充电电流曲线能够尽可能的接近马斯理想曲线；针对光伏充放电系统的特征，总体设计系统的主功率电路框图，分析系统硬件部分和软件部分的各个功能。 根据系统硬件部分的要求，设计系统的硬件电路，实现系统的防雷击保护、防蓄电池反接保护等保护电路，设计了DC/DC电路，分析DC/DC电路的特性，采用TL494芯片实现了PWM信号的控制电路；根据软件部分的要求，设计了蓄电池的电压采样电路。 根据光伏系统充放电特性，采用模糊控制技术，实现了对光伏充电过程的控制，根据模糊控制技术的要求，选用恰当的模糊化、模糊推理和解模糊化方法，通过改变功率开关管的占空比，达到对蓄电池快速有效充电的目的。 本设计采用MATLAB软件，对光伏系统采用的模糊控制技术进行仿真，根据仿真结果，分析采用模糊控制技术实现对蓄电池充放电控制的优越性，充分体现了基于模糊控制的光伏蓄电池充放电控制器的设计方法的有效性。 【关键词】：光伏发电 PWM调制信号 DC/DC电路 模糊控制
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第1章 引言9-15
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及发展10-11
• 1.3 光伏发电系统简介11-13
• 1.4 本设计的主要内容13-15
• 第2章 蓄电池充放电特性及模糊控制技术简介15-23
• 2.1 蓄电池充放电特性分析15-19
• 2.1.1 传统的蓄电池充电方法15-18
• 2.1.2 本文采用的充电法18-19
• 2.2 充放电控制器的主要功能和工作原理19-20
• 2.3 模糊控制的发展应用20-22
• 2.3.1 模糊控制技术的发展概况20
• 2.3.2 模糊控制的原理20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 光伏充放电系统的总体设计23-29
• 3.1 光伏充放电系统的基本结构23-24
• 3.2 DSP 的控制芯片选择24
• 3.3 光伏充放电模糊控制系统的设计24-28
• 3.3.1 光伏列阵的伏安特性分析25-27
• 3.3.2 蓄电池的数学建模27-28
• 3.4 本章小结28-29
• 第4章 光伏充放电系统的硬件电路的设计29-37
• 4.1 系统的设计要求和电路的总体设计方案29-30
• 4.1.1 系统的设计要求29-30
• 4.1.2 光伏充放电系统的硬件电路的总体设计30
• 4.2 保护电路的设计30-32
• 4.2.1 防雷击电路的设计30-31
• 4.2.2 防蓄电池反接电路的设计31
• 4.2.3 蓄电池的欠电压保护31-32
• 4.3 控制电路的设计32-35
• 4.3.1 MOSFET 的驱动电路32-33
• 4.3.2 蓄电池电压的采样电路33
• 4.3.3 PWM 信号控制电路33-35
• 4.4 DC/DC 电路的设计35-36
• 4.5 本章小结36-37
• 第5章 系统的软件设计37-41
• 5.1 基于模糊控制的光伏蓄电池充放电控制器37-40
• 5.1.1 仿真软件的选择37
• 5.1.2 光伏电池的仿真37-38
• 5.1.3 基于模糊控制的光伏控制器的设计38-40
• 5.2 本章小结40-41
• 第6章 系统的仿真实验41-46
• 6.1 仿真模型的搭建41
• 6.2 实验结果分析41-45
• 6.3 本章小结45-46
• 总结46-47
• 1. 本论文的工作重点46
• 2.今后研究工作的展望46-47
• 致谢47-48
• 参考文献48-51
• 附录Ⅰ攻读硕士学位期间发表的学术论文目录51

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