鉛酸蓄電池光伏充電控制器的研究

【摘要】：隨著當(dāng)今社會飛速發(fā)展,環(huán)境污染日益嚴(yán)重,發(fā)展清潔能源迫在眉睫,而太陽能作為一種清潔的可再生能源,是未來新型能源開發(fā)的首選。太陽能轉(zhuǎn)化成電能后,一般都需要存儲于如蓄電池等儲能設(shè)備中,如何在保證蓄電池充電安全的情況下,最高效率的利用太陽能實(shí)現(xiàn)快速充電已成為了當(dāng)今社會的研究熱點(diǎn)。光伏充電控制器的核心控制原理包括光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)與蓄電池的安全快速充電,本文對應(yīng)用于鉛酸蓄電池充電的光伏充電控制器進(jìn)行研究,主要包含以下幾方面:首先,分析光伏電池的工作原理與特性,對目前常用MPPT方法和鉛酸蓄電池原理與特性進(jìn)行了分析。并以鉛酸蓄電池為研究對象設(shè)計充放電實(shí)驗,進(jìn)行大量實(shí)驗并建立初始荷電狀態(tài)SOC預(yù)測模型和可接受充電曲線模型。然后,對光伏充電控制器的控制方法進(jìn)行設(shè)計,先對拋物線極值計算的MPPT方法進(jìn)行設(shè)計,再基于鉛酸蓄電池的可接受充電曲線模型設(shè)計采用相應(yīng)充電方法,實(shí)現(xiàn)鉛酸蓄電池的快速充電。最后,對光伏充電控制器進(jìn)行軟硬件設(shè)計和上位機(jī)設(shè)計,并對充電控制器控制效果進(jìn)行了分析。硬件電路采用MSP430F149作為控制中心和SEPIC拓?fù)潆娐纷鳛橹麟娐?達(dá)到用PWM波來實(shí)現(xiàn)MPPT及快速充電的控制,上位機(jī)采用Labview軟件實(shí)現(xiàn)對控制器的監(jiān)控與數(shù)據(jù)記錄,實(shí)驗結(jié)果表明,光伏充電控制器能夠?qū)崿F(xiàn)MPPT和對鉛酸蓄電池的安全快速充電。 【關(guān)鍵詞】：光伏電池 鉛酸蓄電池 最大功率點(diǎn)跟蹤 快速充電 充電控制器
【學(xué)位授予單位】：中國計量學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM910.6
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 1 緒論15-20
• 1.1 選題背景與意義15-16
• 1.2 光伏系統(tǒng)研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.1 光伏電池與蓄電池研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.2 光伏充電控制器研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 本文主要內(nèi)容19-20
• 2 光伏充電系統(tǒng)組成與特性20-29
• 2.1 光伏充電系統(tǒng)組成20
• 2.2 光伏電池的工作原理與特性20-25
• 2.2.1 光伏電池的工作原理20-21
• 2.2.2 光伏電池等效電路與輸出特性21-25
• 2.3 光伏充電系統(tǒng)常用最大功率點(diǎn)跟蹤方法25-26
• 2.3.1 最大功率點(diǎn)跟蹤控制原理25
• 2.3.2 常用最大功率點(diǎn)跟蹤方法25-26
• 2.4 鉛酸蓄電池概述26-28
• 2.4.1 鉛酸蓄電池工作原理26-27
• 2.4.2 鉛酸蓄電池主要特性27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 3 鉛酸蓄電池充放電特性研究與建模29-41
• 3.1 鉛酸蓄電池充放電特性研究29-34
• 3.1.1 現(xiàn)有鉛酸蓄電池荷電狀態(tài)預(yù)測方法29-30
• 3.1.2 現(xiàn)有鉛酸蓄電池充電方法30-31
• 3.1.3 鉛酸蓄電池充放電實(shí)驗設(shè)計與結(jié)果分析31-34
• 3.2 初始荷電狀態(tài)預(yù)測模型的建立與驗證34-36
• 3.2.1 初始荷電狀態(tài)預(yù)測模型的建立34-35
• 3.2.2 仿真結(jié)果分析35-36
• 3.3 可接受充電曲線模型的建立與驗證36-40
• 3.3.1 可接受充電曲線模型的建立36-38
• 3.3.2 仿真結(jié)果分析38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 4 光伏充電器控制方法研究41-51
• 4.1 最大功率點(diǎn)跟蹤方法設(shè)計41-47
• 4.2 充電控制方法設(shè)計47-50
• 4.2.1 光伏充電系統(tǒng)快速控制方法設(shè)計47-48
• 4.2.2 充電控制方法的仿真與結(jié)果分析48-50
• 4.3 本章小結(jié)50-51
• 5 光伏充電控制器軟硬件設(shè)計與結(jié)果分析51-68
• 5.1 充電控制器的總體設(shè)計51-52
• 5.1.1 設(shè)計要求51
• 5.1.2 設(shè)計方案51-52
• 5.2 硬件電路設(shè)計52-58
• 5.2.1 控制電路設(shè)計52-54
• 5.2.2 升降壓斬波電路設(shè)計54-57
• 5.2.3 輔助電源設(shè)計57
• 5.2.4 保護(hù)模塊設(shè)計57-58
• 5.3 軟件設(shè)計58-61
• 5.3.1 系統(tǒng)軟件總體流程58-59
• 5.3.2 最大功率點(diǎn)跟蹤控制程序設(shè)計59-60
• 5.3.3 充電控制程序設(shè)計60-61
• 5.4 上位機(jī)設(shè)計61
• 5.5 實(shí)驗結(jié)果分析61-66
• 5.4.1 最大功率點(diǎn)跟蹤效果與數(shù)據(jù)分析62-65
• 5.4.2 鉛酸蓄電池充電控制結(jié)果與數(shù)據(jù)分析65-66
• 5.6 控制器性能分析66-67
• 5.7 本章小結(jié)67-68
• 6 總結(jié)與展望68-69
• 6.1 總結(jié)68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 附錄A 光伏控制器原理圖72-73
• 附錄B 光伏控制器PCB圖73-74
• 附錄C MPPT計算和快速充電控制程序74-79
• 作者簡歷79

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