智能光伏充电控制系统的研究

【摘要】： 在能源日渐枯竭、环境污染日益严重的今天,太阳能作为一种新兴的绿色能源,以其取之不竭、用之不尽、无污染等优点,受到人们越来越多的重视。作为太阳能利用的一种有效方式,光伏发电技术得到了迅速地发展。 光伏充电控制系统是光伏发电系统中重要的组成部分,光伏电池将太阳能转变为电能,蓄电池将转化出来的电能储存起来,充电控制系统在该过程中起着枢纽作用。本文以光伏充电控制系统作为研究对象,从系统的参数选择、拓扑结构、控制策略、最大功率跟踪及蓄电池的保护等方面作了详细的分析和研究。论文主要工作如下: 1)本文详细介绍了最大功率点跟踪技术在光伏充电系统中的应用,分析和比较了常用的最大功率点跟踪方法的优缺点,讨论了一种改进的MPPT算法——“山峰”逼近法。与原有的跟踪方法相比,该方法具有良好的启动特性,最大功率点跟踪精度、系统对外界条件变化的响应速度和运行的稳定性都有一定的提高。仿真结果表明这种算法能够准确地找到最大功率点。 2)通过对蓄电池充电特性和常用充电方法的分析,制定了本文所采用光伏充电方法,其充电过程分为最大功率充电、恒压充电和浮充电三种状态。该方法综合了恒流充电快速、安全的优点和恒压充电能够控制过充电以及在浮充状态保持电池100%电量的优点。 3)分析和比较了不同光伏充电控制系统的结构、性能和特点,确定采用Buck拓扑作为智能光伏充电系统的主电路结构,该电路结构简单,运行可靠,可以满足最大功率跟踪和光伏充电的要求。给出了该系统主电路、控制电路各元件参数的选择和系统的软件设计流程图。 4)根据前面的理论研究,本文设计制作了智能光伏充电控制系统的实验样机,并进行了实验研究,获得了良好的实验结果。 【关键词】：光伏充电控制系统 最大功率跟踪算法 蓄电池 光伏充电方法
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM910.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 致谢7-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 人类面临的能源问题13
• 1.2 光伏发电简介13-15
• 1.2.1 国内外光伏发电的现状和发展13-15
• 1.2.2 光伏发电的优缺点15
• 1.3 最大功率跟踪技术15-16
• 1.4 蓄电池充电技术16
• 1.5 充电控制系统的发展16-17
• 1.6 课题研究的内容和意义17
• 1.7 论文主要内容17-19
• 第二章 光伏电池特性及最大功率跟踪技术的研究19-33
• 2.1 光伏电池工作原理19-21
• 2.1.1 光伏电池的工作原理19-20
• 2.1.2 光伏电池的分类20
• 2.1.3 光伏电池单元等效模型20-21
• 2.2 光伏电池特性概述21-23
• 2.2.1 光伏电池特性21-22
• 2.2.2 影响光伏电池特性的因素22-23
• 2.3 最大功率点跟踪技术23-26
• 2.3.1 自寻优方法介绍24-25
• 2.3.2 非自寻优方法介绍25-26
• 2.4 改进最大功率点跟踪算法——“山峰”逼近法26-28
• 2.4.1 “山峰”逼近法原理27-28
• 2.4.2 “山峰”逼近法特点分析28
• 2.5 山峰逼近法的仿真研究28-32
• 2.5.1 光伏电池建模28-29
• 2.5.2 最大功率跟踪系统建模29-30
• 2.5.3 仿真结果分析30-32
• 2.6 小结32-33
• 第三章 蓄电池充电技术33-40
• 3.1 蓄电池的种类与特点33-34
• 3.2 蓄电池在光伏系统中的应用34
• 3.3 铅酸蓄电池相关基本概念34-35
• 3.4 充电不当对蓄电池的影响35
• 3.5 蓄电池充电技术35-38
• 3.5.1 蓄电池充电理论基础36
• 3.5.2 充电方法简介36-38
• 3.6 光伏系统中蓄电池充电技术38-39
• 3.7 小结39-40
• 第四章 智能光伏充电系统硬件设计40-49
• 4.1 光伏充电系统硬件结构40-41
• 4.1.1 传统光伏充电系统的结构40
• 4.1.2 智能光伏充电系统的结构40-41
• 4.2 降压斩波电路41-45
• 4.2.1 Buck 电路工作原理41-43
• 4.2.2 智能光伏充电系统充电回路43
• 4.2.3 Buck 回路各元件参数计算43-45
• 4.2.4 MOSFET 驱动电路设计45
• 4.3 光伏充电系统控制电路设计45-47
• 4.3.1 主控电路设计45-46
• 4.3.2 光伏电池电压检测电路46-47
• 4.3.3 蓄电池电压检测电路47
• 4.3.4 蓄电池电流检测电路47
• 4.4 辅助电源设计47-48
• 4.5 小结48-49
• 第五章 智能光伏充电系统的软件设计49-54
• 5.1 软件开发环境简介49
• 5.1.1 MPLAB IDE 功能介绍49
• 5.1.2 项目调试步骤49
• 5.2 系统软件设计49-53
• 5.2.1 系统主程序49-50
• 5.2.2 PI 调节模块设计50-51
• 5.2.3 AD 采样模块设计51-52
• 5.2.4 MPPT 模块52-53
• 5.3 小结53-54
• 第六章 实验结果与展望54-58
• 6.1 实验结果与分析54-57
• 6.1.1 Buck 电路实验54-55
• 6.1.2 整机实验55-57
• 6.2 课题总结57
• 6.3 工作展望57-58
• 参考文献58-61
• 攻读硕士学位期间发表的论文61-62

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