MPPT太陽能充放電控制器的研究與實現(xiàn)

【摘要】：能源和環(huán)境是當(dāng)前人們關(guān)注的兩大主題,特別是近年來一些地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)霧霾天氣,使得人們越來越重視環(huán)境保護,利用綠色新能源己成為一種迫切的需求,由于太陽能是一種綠色環(huán)保、清潔無污染的可再生能源,因此太陽能發(fā)電技術(shù)受到了全世界的重視；如何提高太陽能使用效率和如何延長太陽能儲存設(shè)備的壽命成為人們研究的重點,也是目前人們充分利用太陽能需要解決的兩大難題,所以開發(fā)一款高效的太陽能充放電控制器具有重要意義。本文正是基于這種情況設(shè)計了一款效率高、穩(wěn)定性好、合理的給蓄電池充放電,并且能夠快速跟蹤太陽能電池最大功率輸出點,采用STM32單片機為核心處理器的充放電控制器。 本文主要針對獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)中的太陽能充放電控制器進行研究,文章具體給出了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計,實現(xiàn)了系統(tǒng)軟件編程和調(diào)試,并對系統(tǒng)實驗數(shù)據(jù)進行分析對比。具體完成和實現(xiàn)的內(nèi)容可總結(jié)如下幾個方面： 首先,本文對太陽能光伏發(fā)電的背景和意義做了詳細(xì)的闡述,同時對太陽能充放電控制器的研發(fā)現(xiàn)狀進行了調(diào)研,并提出本文設(shè)計的任務(wù)和目標(biāo)。 其次,根據(jù)太陽能電池板的特性搭建了MATLAB仿真模型,研究了溫度和光照等對電池板輸出特性的影響；論文中還研究了目前常用的MPPT算法原理,對比了各算法的優(yōu)缺點,并提出了一種改進型的MPPT算法；另外重點研究了蓄電池的充放電特性。 再次,對常用的DC-DC電路的原理進行分析和對比,并確認(rèn)本控制器的主電路采用BUCK同步整流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),對主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中關(guān)鍵器件進行參數(shù)選型,設(shè)計并驗證驅(qū)動電路、采樣電路和保護電路等,完成了電路板的繪制,焊接并完成了對控制器的調(diào)試和優(yōu)化設(shè)計。 然后,控制器在KEIL編譯環(huán)境下進行軟件編程,軟件編程包含對人機界面的編寫,蓄電池的充電算法,蓄電池保護和負(fù)載保護等軟件的編寫。 最后,搭建實際試驗平臺,采集了相關(guān)的數(shù)據(jù),通過對數(shù)據(jù)進行對比和分析,最終完成預(yù)期設(shè)計目標(biāo),使系統(tǒng)效率提高了20%-30%。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 最大功率跟蹤 同步整流 MATLAB仿真
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM615;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 本課題研究的背景和意義9-10
• 1.2 光伏發(fā)電技術(shù)的前景10-12
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)光伏發(fā)電現(xiàn)狀11-12
• 1.3 光伏充放電控制器技術(shù)的現(xiàn)狀12-13
• 1.4 本論文的主要工作和結(jié)構(gòu)13-14
• 第2章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及原理14-31
• 2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成14
• 2.2 太陽能電池板的工作原理和特性14-18
• 2.2.1 太陽能電池板的工作原理15
• 2.2.2 太陽能電池板的等效電路15-16
• 2.2.3 太陽能電池板的Ⅰ-Ⅴ特性仿真分析16-18
• 2.3 太陽能電池板最大功率跟蹤(MPPT)算法分析18-25
• 2.3.1 最大功率跟蹤原理18-19
• 2.3.2 常見的MPPT控制算法的分析比較19-24
• 2.3.3 本文改進MPPT算法24-25
• 2.4 蓄電池特性和工作原理25-30
• 2.4.1 蓄電池的基本結(jié)構(gòu)25
• 2.4.2 蓄電池的主要參數(shù)25-27
• 2.4.3 蓄電池的充電特性27-29
• 2.4.5 蓄電池的放電特性29-30
• 2.4.6 溫度補償30
• 2 .5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 充放電控制系統(tǒng)硬件設(shè)計31-53
• 3.1 常用DC/DC電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)31-34
• 3.2 控制器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析34-36
• 3.2.1 控制器主結(jié)構(gòu)分析34-35
• 3.2.2 控制器充放電回路分析35-36
• 3.3 Buck同步整流電路的設(shè)計36-42
• 3.3.1 BUCK同步電路原理37-40
• 3.3.2 BUCK同步電路主要參數(shù)的設(shè)計40-42
• 3.4 單片機最小系統(tǒng)及外圍電路設(shè)計42-46
• 3.4.1 STM32F103X單片機性能介紹42-43
• 3.4.2 外圍電路設(shè)計43-46
• 3.5 驅(qū)動電路設(shè)計46-49
• 3.6 采樣電路49-51
• 3.6.1 電壓和溫度采樣電路設(shè)計49-50
• 3.6.2 電流采樣電路設(shè)計50-51
• 3.7 保護電路設(shè)計51-52
• 3.8 本章小結(jié)52-53
• 第4章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計53-60
• 4.1 MPPT型充電控制器軟件總體流程圖53-54
• 4.2 控制器充電控制程序54-57
• 4.3 控制器放電控制程序57-58
• 4.4 軟件優(yōu)化58-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第5章 系統(tǒng)測試結(jié)果及分析60-67
• 5.1 系統(tǒng)測試60-61
• 5.1.1 實驗測試平臺60
• 5.1.2 試驗設(shè)備60-61
• 5.1.3 試驗步驟61
• 5.2 試驗數(shù)據(jù)與分析61-65
• 5.2.1 試驗數(shù)據(jù)61-65
• 5.2.2 試驗結(jié)論65
• 5.3 本章小結(jié)65-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 致謝70

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太陽能光伏發(fā)電    崔容強;喜文華;魏一康;張?zhí)m英;

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國內(nèi)外光伏發(fā)電的新進展    昌金銘;

LED直流燈具在太陽能戶用電源系統(tǒng)中的應(yīng)用研究    李文婷;

電動汽車監(jiān)測微機系統(tǒng)的研制    姜久春,張維戈,周希德

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最大功率跟蹤的光伏并網(wǎng)逆變器研究    楊海柱,金新民

電流諧振型變流器峰值電流的抑制    梁暉,金新民,郝榮泰

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