基于MPPT算法的光伏電動三輪車充電控制系統(tǒng)的研究

【摘要】：節(jié)能減排是人類急需解決的主要問題。具有節(jié)能減排效果的光伏電動三輪車用途廣泛。本文為電動三輪車設(shè)計了一套基于TMS320F28335的數(shù)字光伏充電控制系統(tǒng),系統(tǒng)搭載2塊48V/20AH的磷酸鐵鋰電池,可輪流利用光伏電池為其充電。緒論主要介紹光伏電動三輪車充電技術(shù)現(xiàn)狀和趨勢,說明研究背景、內(nèi)容和意義;第二章介紹雙相交錯并聯(lián)Boost升壓和傳統(tǒng)單相Boost升壓兩種電路的工作特性及原理;第三章利用PSIM軟件對兩種電路進(jìn)行光伏電池MPPT(最大功率點跟蹤)PO(擾動觀察)算法的仿真;第四章介紹硬件及軟件設(shè)計;第五章對樣機進(jìn)行測試;最后進(jìn)行總結(jié)和展望。對鋰電池恒流充電階段光伏電池MPPT PO算法仿真表明:在相同擾動步長下,雙相交錯并聯(lián)Boost升壓電路具有較低的光伏電池輸出電流紋波及輸出功率振蕩。設(shè)計了雙相交錯并聯(lián)Boost升壓電路,對鋰電池恒壓限流充電算法進(jìn)行了Simulink仿真,表明設(shè)計的雙閉環(huán)系統(tǒng)具有較快的輸出響應(yīng)速度。實驗室測試表明:恒壓限流充電算法下,所設(shè)計的雙相交錯并聯(lián)Boost升壓電路具有更好的輸出特性。將設(shè)計的雙相交錯并聯(lián)Boost升壓電路安裝在光伏電動三輪車上進(jìn)行鋰電池充電測試。戶外測試表明:盡管太陽輻射度變化較大,但在恒流充電階段,光伏電池板始終工作在35V左右的最大功率點電壓處。正常負(fù)載范圍以上,充電效率達(dá)到95%以上。研究結(jié)果表明,雙相交錯并聯(lián)Boost升壓充電器(尺寸10.0cm×8.0cm×2.9cm)較傳統(tǒng)單相Boost升壓充電器(尺寸12.0cm×10.0cm×3.4cm)具有較大功率密度,能夠減小輸入電流紋波,減小了光伏電池板MPPT PO算法功率振蕩的問題,且能夠長時間對鋰電池進(jìn)行充電。 【關(guān)鍵詞】：太陽能光伏電池 電動三輪車 磷酸鐵鋰電池 擾動觀察法 交錯并聯(lián)Boost
【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】：U489;TM914
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 1 緒論15-25
• 1.1 課題研究背景15-17
• 1.2 光伏電動三輪車充電技術(shù)發(fā)展17-23
• 1.2.1 太陽能最大功率點跟蹤技術(shù)17-21
• 1.2.2 鋰電池充電技術(shù)21
• 1.2.3 交錯并聯(lián)技術(shù)21-23
• 1.3 本文的選題意義及主要研究內(nèi)容23-25
• 1.3.1 本文的選題意義23-24
• 1.3.2 本文的主要研究內(nèi)容24-25
• 2 傳統(tǒng)單相Boost升壓與雙相交錯并聯(lián)Boost升壓電路研究25-32
• 2.1 傳統(tǒng)單相Boost升壓電路研究25-26
• 2.1.1 電路工作模式分析25
• 2.1.2 電路特性分析25-26
• 2.2 雙相交錯并聯(lián)Boost升壓電路研究26-29
• 2.2.1 電路工作模式分析26-28
• 2.2.2 電路特性分析28-29
• 2.3 功率電路損耗分析29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 3 光伏電池板輸出特性分析及系統(tǒng)方案可行性分析32-39
• 3.1 光伏電池輸出特性分析32-35
• 3.2 光伏電動三輪車充電系統(tǒng)方案可行性分析35-38
• 3.2.1 仿真電路介紹35-36
• 3.2.2 仿真結(jié)果分析36-38
• 3.3 本章小結(jié)38-39
• 4 光伏電動三輪車充電控制系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計39-69
• 4.1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案39-40
• 4.2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計40-48
• 4.2.1 功率部分40-46
• 4.2.2 信號調(diào)理電路46-47
• 4.2.3 輔助電源設(shè)計47-48
• 4.2.4 數(shù)字控制器48
• 4.3 軟件控制流程48-68
• 4.3.1 系統(tǒng)主程序48-50
• 4.3.2 滑動均值濾波算法50
• 4.3.3 鋰電池恒流階段充電算法及恒壓階段充電算法設(shè)計50-67
• 4.3.4 抗積分飽和PI算法設(shè)計67-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 5 光伏電動三輪車充電控制系統(tǒng)測試69-82
• 5.1 實驗室測試69-76
• 5.1.1 紋波測量69-71
• 5.1.2 兩種拓?fù)鋵嶋H效率測試71
• 5.1.3 雙相交錯并聯(lián)Boost均流效果測試71-72
• 5.1.4 雙相交錯并聯(lián)Boost恒壓限流模式電壓電流響應(yīng)測試72-73
• 5.1.5 不同輸入電流情況下輸入電流紋波測試73-76
• 5.2 戶外測試76-81
• 5.3 本章小結(jié)81-82
• 6 總結(jié)與展望82-85
• 6.1 總結(jié)82-83
• 6.2 展望83-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 附錄1 裝有太陽能光伏電池板的電動三輪車及鋰電池組89-90
• 附錄2 DSP控制器及雙相交錯并聯(lián)Boost升壓電路實物圖90-91
• 附錄3 傳統(tǒng)單相Boost升壓電路實物圖91-92
• 作者簡歷92

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