电动车车载光伏发电系统的研究与设计

【摘要】：由于目前全社会对汽车排放和能源利用问题的关注,各种新能源汽车技术在近些年来得到了快速发展。太阳能绿色环保的特点也使光伏电池在汽车上的应用从太阳能赛车领域开始尝试往民用电动汽车上发展。本文设计了一种在小型电动车上应用光伏发电系统的合适方案,主要解决的问题是提高光伏电池对太阳能的利用率以及寻找一种有效的运行方式以减少因应用光伏发电系统后整车重量增加所造成的行驶损耗。本文首先通过对光伏电池特性的研究以及对常用的最大功率追踪方法的分析对比,选择了适用于小型电动车光伏发电系统的开路电压法作为光伏电池最大功率追踪方法;其次,以最常用的铅酸蓄电池为储能对象,对光伏的储能进行了研究,将车载光伏发电系统的整个储能过程分为基于最大功率追踪的快速充电和恒压充电两个阶段;接着,提出了基于EVG-222的小型电动车的车载光伏发电系统应用方案,该应用方案重新分配了小型电动车EVG-222原有48V铅酸蓄电池组的容量,采用双蓄电池组分别为驱动电机和电气系统供电;最后根据这个应用方案进行总体设计后,对系统进行硬件和软件的设计。制作实验样机后,基于APL2搭建了车载光伏发电系统实验平台,并利用APL2模拟光伏电池进行相关实验,对车载光伏发电系统的最大功率追踪功能和充电效果进行验证,同时也对本文所采用的光伏电池应用方案对整车行驶时的影响进行验证。 实验结果表明,晴天或者日照强烈变化的条件下,本文所设计的车载光伏发电系统在基于最大功率追踪充电阶段具有较高的最大输出功率利用率以及较好的充电效果,即对太阳能的利用率较高;但在为减小蓄电池损害而采用的恒压充电阶段,随着充电的进行,光伏电池的最大输出功率利用率和系统的充电效率会不断下降,这个阶段车载光伏发电系统对太阳能的利用效率比较低;在恒压充电过程中,若让控制器同时为其它负载供电则可以提高对太阳能的利用率,减少能量浪费;在恒压充电过程中,若能适当地进行周期小电流放电,则继续充电的充电效率略有提高;本文所采用的车载光伏发电系统应用方案会相对减少小型电动车在行驶中的整车损耗。 【关键词】：电动车用光伏发电系统 最大功率追踪 光伏储能 APL2
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景和意义11-14
• 1.2 研究现状14-17
• 1.2.1 最大功率追踪的研究状况14-15
• 1.2.2 光伏储能充电的研究现状15-17
• 1.3 课题的研究内容17
• 1.4 论文结构17-19
• 第二章 光伏电池特性及最大功率追踪的研究19-32
• 2.1 光伏电池的特性研究19-23
• 2.1.1 光伏电池基本介绍19-21
• 2.1.2 光伏电池特性21-23
• 2.2 光伏电池最大功率追踪控制的基本原理和要求23-25
• 2.2.1 光伏电池最大功率追踪控制基本原理23-25
• 2.2.2 最大功率追踪控制的基本要求25
• 2.3 常见的光伏电池最大功率追踪控制方法25-30
• 2.3.1 扰动观察法25-26
• 2.3.2 增量电导法26-28
• 2.3.3 开路电压法28-29
• 2.3.4 其它控制方法29-30
• 2.4 基于光伏电池开路电压法最大功率追踪方法的选择30-31
• 2.5 小结31-32
• 第三章 光伏储能及其充电研究32-42
• 3.1 引言32
• 3.2 蓄电池充电研究32-37
• 3.2.1 铅酸蓄电池充电中的极化现象33
• 3.2.2 蓄电池充电电流、充电电压和温度的控制要求33-35
• 3.2.3 蓄电池的充电控制35-36
• 3.2.4 蓄电池充电控制的实现36-37
• 3.2.5 利用光伏电池为蓄电池充电应注意的问题37
• 3.3 车载光伏发电系统中铅酸蓄电池充电方法37-41
• 3.3.1 铅酸蓄电池充电方法37-39
• 3.3.2 车载独立光伏发电系统中铅酸蓄电池的充电方法39-41
• 3.4 充电控制策略的选择41
• 3.5 小结41-42
• 第四章 电动车车载光伏发电系统的设计42-77
• 4.1 引言42
• 4.2 小型电动车车载光伏发电系统总体设计42-53
• 4.2.1 与系统设计相关的小型电动车参数42-45
• 4.2.2 系统运行方式的选择45-47
• 4.2.3 电动车光伏发电系统的总体设计47-53
• 4.3 系统硬件电路设计53-70
• 4.3.1 Buck 主电路设计53-61
• 4.3.2 以单片机为控制核心的控制电路设计61-70
• 4.4 系统硬件电路调试及PCB 设计70
• 4.5 系统软件设计70-75
• 4.5.1 系统软件设计开发平台简介70-71
• 4.5.2 系统程序设计71-75
• 4.6 驱动电路和主电路的功能验证75-76
• 4.6.1 驱动电路功能验证75-76
• 4.6.2 主电路功能验证76
• 4.7 小结76-77
• 第五章 实验及结果分析77-90
• 5.1 基于APL2 实验平台的搭建77-79
• 5.2 光伏电池数据的制作及模拟79-80
• 5.3 日照强烈变化下的基于最大功率追踪充电效果80-83
• 5.4 不同充电阶段对太阳能的利用效率83-88
• 5.5 车载光伏发电系统应用方案对整车行驶时的影响88-89
• 5.6 小结89-90
• 结论及展望90-92
• 结论90-91
• 展望91-92
• 参考文献92-97
• 附录97-99
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果99-100
• 致谢100-101
• 附件101

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

充电站4KW屋顶光伏发电并网系统的研究与设计    聂洪涛

小型风力发电机电流型并网逆变器研究    宋荣远

光伏电池板在阴影影响下输出特性    胡义华;陈昊;徐瑞东;昝小舒;

电感设计    杨帆;陈志辉;

自适应算法在光伏发电系统最大功率追踪中的应用    张淼,吴捷,侯聪玲,李金鹏

模糊/PID双模控制在光伏发电MPPT中应用    乔兴宏;吴必军;邓赞高;游亚戈;

电动汽车蓄电池的充电方法和充电设备    李俄收;朱会田;吴文民;

光伏发电系统最大输出效率探索    潘玉良,施浒立

MPPT的三点比较法与登山法比较分析    龙腾飞;丁宣浩;蔡如华;

光伏发电系统最大功率点跟踪控制    陈桂兰,孙晓,李然

最大功率跟踪控制在光伏系统中的应用    赵庚申,王庆章

光伏系统最小二乘法的MPPT追踪    周美兰;刘密富;

光伏发电系统逆变技术研究    吴春华

太阳能光伏发电系统的控制问题研究    熊远生

一种智能充电系统的初步研究    冯义

基于单片机的IGBT光伏充电控制器的研究    杨化鹏

阀控式免维护铅酸蓄电池脉冲充电技术及其智能管理    丁昂

基于单片机控制的智能充电器设计    周玲

独立运行光伏发电系统功率控制研究    春兰

独立光伏发电系统研制    李纬华

智能光伏充电控制系统的研究    项若轩

独立光伏发电系统最大功率跟踪以及波形校正方法的研究    冀虹

日光温室采光与下挖深度优化设计    李霞;于贤昌;艾希珍;李清明;

三相光伏并网发电系统的建模与仿真    陶晓峰;谢君;

变电站光伏直流系统的研究与应用    林航;陈晓明;

太阳热水装置(六)    刘鉴民;喜文华;魏一康;张兰英;

100kW风光互补电站设计    杨帮宇;

双面太阳电池垂直安装发电性能的测试    王宁;吴昌宏;舒杰;

大型集中并网光伏电站硬件设计要求及安全保护    王志刚;龙维绪;崔海昱;邓菊莲;刘祖明;廖华;涂洁磊;

太阳能高效路灯系统工作原理与设计    张鹏;

太阳能光伏支架系统的应用    李天下;

光伏控制器新型充电管理模式研究    普平贵;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

风光互补新能源发电技术研究综述    王育欣;

卷取机和开卷机张力自动控制    刘茜;

光伏发电最大功率跟踪控制方法的研究    李星辰;王琳;

基于PSIM9.0的单相光伏逆变系统的仿真研究    孙冰;白树忠;郑世松;

光伏并网给定电流幅值偏移的孤岛检测方法    郑世松;孙冰;王玉斌;

含蓄电池储能的光伏并网发电系统的建模与仿真    董旭柱;雷金勇;饶宏;黄晓东;刘怡;李鹏;

基于线电流解耦算法的三相光伏并网系统    谭甲凡;

铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的研究进展    岳恩;唐龙;罗顺安;张平;

并网太阳能光伏发电系统最大功率跟踪技术研究    傅家祥;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究    张大海

磁浮电源与悬浮控制系统的耦合作用研究    张鼎

光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究    于蓉蓉

太阳能电动车关键技术研究    李春芳

太阳能地下混凝土存取热试验研究与数值模拟    赵研

微网控制及小信号稳定性分析与能量管理策略    苏玲

基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究    杨亮

基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计    曹建

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

高功率因数开关电源的研究与实现    康建胜

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

氧化物半导体的湿化学法制备    贾红

智能高压TSC无功补偿装置的研制    赵秋山

光伏发电系统自适应控制研究    李亭

基于桥检车的驻车充电站系统的设计实现    杨光

单相PWM整流器主电路参数选择探讨    唐丽丽,郑琼林

一种UPS的数字化锁相及旁路检测和切换控制技术    段善旭,熊健,康勇,陈坚

直驱型风电系统大容量Boost PFC拓扑及控制方法    李建林;高志刚;赵斌;许洪华;

变速直驱永磁风力发电机控制系统的研究    吴迪;张建文;

几种典型的风力发电系统对比分析    李建林;高志刚;付勋波;李政珉;

一种基于电导增量法的MPPT实现策略    汤济泽;王丛岭;房学法;

并网发电逆变系统孤岛检测新方法的研究    禹华军,潘俊民

模糊控制理论的发展及应用    曹伟;

基于dsPIC单片机的单相逆变器    宋荣远;朱景伟;刁亮;

风力发电系统发展状况分析    王双,王杰,阮映琴

基于Boost逆变器的小型永磁风力发电机并网滑模控制    兰华;艾涛;陈健怡;

光伏发电系统逆变技术研究    吴春华

国华瑞丰（沾化）风力发电项目财务可行性研究    王广福

单相5kw光伏并网逆变器的研制    汤济泽

500W光伏并网逆变器的设计    朱铭炼

永磁风力发电机并网逆变器的设计与仿真    谢连军

高频隔离式光伏并网逆变器的研制    朱炜锋

风力发电机组并网运行研究    齐锋光

基于DSP的风能并网逆变器研究    兰俊杰

风力发电并网逆变器的DSP控制系统研究    黄庆新

离网小型风力发电系统逆变装置的研究    纪圣勇

直驱式风力发电系统中电流源型逆变器的控制策略研究    刘洪源

太阳电池及其发展方向    吕建;殷洪亮;

国内外光伏发电的新进展    昌金铭;

高精度的步进电机控制系统设计    原立家;祝连庆;董明利;

阀控式铅酸蓄电池的热失控    纪化成,赵晓兰

通信用阀控铅蓄电池检测与维护技术    桂长清

VRLA蓄电池变电流间歇快速充电方法    陈体衔,甄春花

从第八届亚洲电池会议看蓄电池工业研究现状──8ABC文献综述    王泽力,李中奇,伊晓波

光伏发电系统中影响蓄电池寿命因素分析    王菊芬,李宣富,杨海平,易良廷

电动自行车用蓄电池的充电方式对电池性能的影响    吴敬民

太阳能光伏系统用VRLA电池技术性能探讨    毛贤仙,项文敏,唐征

太阳电池Ⅰ-Ⅴ特性的工程模型    涂洁磊;林理彬;陈庭金;胡志华;张洪波;杨燮森;李迎军;

软开关双向DC-DC变换器的研究    陈刚

光伏水泵系统及其控制的研究    苏建徽

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

独立光伏系统中蓄电池管理的研究    欧阳名三

光伏发电系统及其控制的研究    郑诗程

光伏阵列故障状态的识别研究    王培珍

中功率DC/DC变流器模块标准化若干关键问题研究    张军明

单相光伏并网系统的分析与研究    王飞

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

风/光互补混合发电系统优化设计    李爽

独立运行风/光互补电站控制监测系统的研究    定世攀

独立运行光伏发电系统控制器的研究与设计    王超

IGBT双管模块驱动保护电路的研制与应用    陈明

基于MPPT的光伏电池电力应用系统的研究与设计    朱腾

光伏并网/独立供电两用逆变电源的研究    吴杰

模糊控制在光伏充电系统中的应用研究    谢磊

铅酸蓄电池管理系统实现的软硬件研究    王伟

独立光伏发电的自动跟踪系统    刘莫尘

光伏发电用DC/DC变换器的研究    汪令祥

光伏电池最大功率点跟踪控制方法的对比研究及改进    王丽萍;张建成;

小功率光伏并网逆变系统的研制    王环 ,金新民

BP神经网络在光伏发电MPPT中的应用    张蔚;

基于改进MPPT算法的光伏发电最大功率跟踪系统    何薇薇;熊宇;杨金明;黄焯兴;

太阳能光伏发电新能源实验研究平台    蔡永生;王德延;

太阳能光伏发电产业现状及发展    吕贝;邱河梅;张宇;

基于PSIM的光伏电池的仿真    许兆凤;

光伏发电系统的并网重复控制及仿真    周雪松;宋代春;马幼捷;程德树;

家用光伏发电系统的设计与MPPT控制    张昌华;

基于Buck变换器的光伏发电系统MPPT控制    陈丽;王英健;

光伏发电系统中MPPT算法的研究与分析    徐亮;翟庆志;王宁;

户用独立式光伏发电系统研究    李春华;刘维亭;姜文刚;

混合储能方案平衡独立光伏发电系统功率变化    侯世英;房勇;孙韬;宋星;

光伏发电系统的计算机辅助设计    王景义;

聚光型光伏发电系统(CPV)的发展前景分析    黄维学;徐璞;

光伏电池工程用数学模型研究    傅望;郭珂;周林;

光伏发电实验设计探讨    白连平;张巧杰;

云南省发展光伏发电的条件和前景    洪祖兰;

光伏发电系统中的直流变换器综述    辛煜;王智灵;何淼;陈宗海;

包含近场热传递的热光伏电池系统的性能分析    翟小锋;赖建军;

国内首座太阳能聚光光伏示范电站在我市建成    记者 任君

我建成新型光伏发电示范电站    丁冰李斌

新型太阳能光伏电站并网发电    任意

太阳能光伏发电系统在海上的应用    李涛

太阳能被列为可再生能源发展重点领域    记者 蒙华

光伏并网发电离我们还有多远    许圣王健

将太阳能电池板装进玻璃幕墙    黎方益 李之政 曾丁丁

太阳能光伏发电：何时点亮中国家庭    本报实习记者 范丽敏

“鸟巢”透出“阳光产业”诱人前景    本报记者　 贺慧宇

太阳能：给奥运“增光添热”    赵永新

光伏发电系统效率提高理论方法及关键技术研究    朱艳伟

光伏发电系统运行理论与关键技术研究    徐瑞东

户用式光伏并网发电控制策略的研究    任碧莹

小型光伏系统及其关键问题研究    胡义华

光伏发电系统及其控制技术研究    曹太强

光伏发电系统逆变技术研究    吴春华

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

光伏并网发电系统MPPT及孤岛检测新技术的研究    张超

无线传感器节点能量管理系统的研究    赵清华

基于硅纳米线阵列的有机/无机杂化光伏电池的制备及性能表征研究    申小娟

基于TMS320F2812 DSP的太阳能独立光伏发电系统设计    孔晓丽

蚁群并联光伏发电系统研究    姚利明

独立光伏发电系统MPPT的模糊PID控制研究    连瑞娜

基于模糊控制的光伏发电系统MPPT技术研究    虞正琦

独立光伏发电系统蓄电池充放电控制策略    陈海

光伏离网发电储能控制策略的研究    方梁菲

光伏发电系统最大功率跟踪的研究    刘健

安多100kWp独立运行光伏发电系统暂态稳定性分析    杨毅男

电动车车载光伏发电系统的研究与设计    钟长艺

光伏发电系统的蒙特卡罗序贯仿真和可靠性分析    陈闽江