光伏充放電控制器的研究

【摘要】：光伏充放電控制器廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能路燈、戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)、離網(wǎng)光伏電站等光伏系統(tǒng)中,是光伏系統(tǒng)的重要組成部分。 本文針對(duì)一種用于戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)中的光伏充放電控制器展開研究,闡述了光伏充放電控制器的硬件結(jié)構(gòu)、控制原理并完成了電路設(shè)計(jì),研究?jī)?nèi)容如下： 1.對(duì)光伏電池板的電氣特性和蓄電池的充、放電原理展開分析。通過對(duì)幾種常見的VRLA蓄電池的充電方式進(jìn)行研究,確定了一種基于PWM(脈寬調(diào)制)的充電方式。 2.本文對(duì)光伏充放電控制器的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,確定了一種基于Atmega48的光伏充放電控制器的方案,設(shè)計(jì)了降壓型DC-DC變換電路、蓄電池電壓采集電路、MOS管驅(qū)動(dòng)電路、負(fù)載過流短路檢測(cè)電路等主要的功能電路。 3.對(duì)閉環(huán)Buck變換電路進(jìn)行了Saber仿真,仿真結(jié)果證實(shí)了設(shè)計(jì)的閉環(huán)Buck變換電路能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸出電壓的恒壓跟蹤控制,驗(yàn)證了充電控制采用恒壓跟蹤控制的可行性。 4.在分析了蓄電池的充電原理和充電方法的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了充放電控制算法,對(duì)充電程序、放電程序、蓄電池電壓采集及顯示程序進(jìn)行了流程設(shè)計(jì)并進(jìn)行了編程實(shí)現(xiàn)。 5.本文將設(shè)計(jì)的充放電控制算法應(yīng)用于所設(shè)計(jì)的光伏充放電控制器中,連接光伏充放電控制器進(jìn)行了實(shí)物實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)波形進(jìn)行了采集和分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：所設(shè)計(jì)的光伏充放電控制器能實(shí)現(xiàn)恒壓跟蹤控制,提高光伏電池的輸出效率；能夠?qū)崿F(xiàn)PWM的充電方式,延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。 【關(guān)鍵詞】：光伏 PWM 蓄電池 DC-DC
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM571;TM615;TM912
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-17
• 1.1 光伏發(fā)電的背景和意義10-11
• 1.1.1 能源短缺現(xiàn)狀10
• 1.1.2 光伏發(fā)電的重大意義10-11
• 1.2 光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展11-13
• 1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類13-14
• 1.4 獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域14-15
• 1.5 光伏充放電控制器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.6 課題的研究?jī)?nèi)容16-17
• 2 獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)的分析17-29
• 2.1 獨(dú)立運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及特性17-18
• 2.2 太陽(yáng)能光伏陣列的特征18-23
• 2.2.1 光伏電池的工作原理18-20
• 2.2.2 光伏電池的等效電路和電氣特性20-23
• 2.3 VRLA蓄電池的特性23-27
• 2.3.1 VRLA蓄電池電化學(xué)特性24-25
• 2.3.2 VRLA蓄電池的充、放電特性25-26
• 2.3.3 VRLA蓄電池充電方式26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-29
• 3 光伏充、放電控制器的硬件設(shè)計(jì)29-54
• 3.1 控制器的整體設(shè)計(jì)及預(yù)期技術(shù)指標(biāo)29-30
• 3.2 主控芯片的選擇及外圍電路設(shè)計(jì)30-32
• 3.2.1 主控芯片介紹30-31
• 3.2.2 外圍電路設(shè)計(jì)31-32
• 3.3 輔助電源的選擇32-33
• 3.4 充電電路的設(shè)計(jì)33-36
• 3.4.1 充電主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)33
• 3.4.2 蓄電池電壓采集電路33-34
• 3.4.3 光伏陣列電壓采集電路34-35
• 3.4.4 蓄電池溫度采集電路35
• 3.4.5 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)35-36
• 3.5 放電電路設(shè)計(jì)36-42
• 3.5.1 放電主電路設(shè)計(jì)37
• 3.5.2 放電控制電路設(shè)計(jì)37-38
• 3.5.3 負(fù)載過流、短路檢測(cè)電路38-42
• 3.6 保護(hù)電路設(shè)計(jì)42
• 3.7 DC-DC變換器的典型結(jié)構(gòu)42-47
• 3.7.1 降壓變換電路(Buck變換器)42-45
• 3.7.2 升壓變換電路(Boost變換器)45-46
• 3.7.3 升降壓變換電路(Buck-Boost變換器)46-47
• 3.8 降壓型DC-DC變換器的設(shè)計(jì)與仿真47-52
• 3.8.1 恒壓跟蹤法的理論依據(jù)48-49
• 3.8.2 功率變換電路的設(shè)計(jì)49-50
• 3.8.3 充電電路中DC-DC變換器的Saber仿真50-52
• 3.9 本章小結(jié)52-54
• 4 控制器充放電控制算法實(shí)現(xiàn)54-60
• 4.1 軟件開發(fā)環(huán)境的簡(jiǎn)介54
• 4.2 系統(tǒng)軟件流程圖54-59
• 4.2.1 充電子程序55-57
• 4.2.2 放電子程序57-58
• 4.2.3 蓄電池電壓采集及顯示子程序58-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果60-63
• 5.1 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)60
• 5.2 控制器的充電測(cè)試波形及分析60-63
• 6 結(jié)束語(yǔ)63-64
• 參考文獻(xiàn)64-66
• 作者簡(jiǎn)歷66-68
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集68

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