光伏充放電控制器及其應用研究

【摘要】：摘要：具有最大功率點跟蹤(MPPT)功能的光伏充放電控制器可以有效地減少太陽能應用系統(tǒng)的成本。本文重點就光伏充放電控制器的體系結(jié)構(gòu)、最大功率點跟蹤算法等方面展開了深入的研究。 首先研究了太陽能電池和鉛酸蓄電池的基本原理及特性。分別建立了太陽能電池和鉛酸蓄電池的仿真模型,得到了太陽能電池的輸出特性,分析了充電過程中影響鉛酸蓄電池壽命的主要因素。為光伏充放電控制器后續(xù)的研究與設計奠定了基礎。 其次研究了幾種常用的蓄電池充電方法,結(jié)合蓄電池的輸入輸出特性和光伏系統(tǒng)的獨特性,設計了帶有MPPT功能的三階段充電法。同時深入地研究了最大功率點跟蹤技術的原理,結(jié)合本文設計的Buck變換電路建立了MPPT仿真模型。結(jié)果證明了實現(xiàn)MPPT控制方案的可行性,并分析選擇了適合本文的MPPT算法。 再次整個系統(tǒng)采用AVR單片機為控制芯片,對太陽能電池和蓄電池電壓不斷檢測,通過對充電電流或充電電壓反饋調(diào)節(jié)開關管的占空比,分別實現(xiàn)全充、恒充和浮充三階段充電的功能。完成了光伏充放電控制器的硬件設計,并編寫了相應的算法程序。 最后,將光伏充放電控制器應用于太陽能庭院燈系統(tǒng),安裝試驗。實驗結(jié)果表明本文所設計的光伏充放電控制器,可有效地實現(xiàn)充放電控制功能,預期的效果在實際應用中得到了驗證。 【關鍵詞】：太陽能 蓄電池 充電方法 控制器
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-16
• 1.1 選題背景和意義11-12
• 1.2 光伏發(fā)電現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內(nèi)光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.3 光伏充放電控制器技術現(xiàn)狀13-14
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容14-16
• 2 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)基本組成和特性16-31
• 2.1 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本組成16-17
• 2.2 太陽能電池的特性17-23
• 2.2.1 太陽能電池的工作原理17-18
• 2.2.2 太陽能電池的數(shù)學模型18-19
• 2.2.3 太陽能電池的MATLAB/Simulink仿真19-23
• 2.3 鉛酸蓄電池的特性23-30
• 2.3.1 鉛酸蓄電池原理24-25
• 2.3.2 鉛酸蓄電池的充放電特性25-26
• 2.3.3 鉛酸蓄電池三階動態(tài)模型26-28
• 2.3.4 鉛酸蓄電池三階模型MATLAB/Simulink仿真28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 3 充電技術的研究與方案設計31-45
• 3.1 常用的鉛酸蓄電池充電方法31-33
• 3.1.1 恒流充電法31-32
• 3.1.2 恒壓充電法32
• 3.1.3 PWM充電法32-33
• 3.1.4 階段充電法33
• 3.2 一種改進的充電策略33-36
• 3.3 最大功率點跟蹤原理36
• 3.4 最大功率點跟蹤算法36-41
• 3.4.1 恒定電壓法37-38
• 3.4.2 擾動觀察法38-39
• 3.4.3 電導增量法39-41
• 3.4.4 本文采用的跟蹤算法41
• 3.5 最大功率點跟蹤算法仿真41-44
• 3.5.1 擾動觀察法算法仿真42-43
• 3.5.2 電導增量法算法仿真43-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 4 光伏充放電控制器硬件設計45-58
• 4.1 硬件方案總體設計45-46
• 4.2 主控芯片的選擇及其外圍電路設計46-48
• 4.2.1 主控芯片介紹46-47
• 4.2.2 外圍電路設計47-48
• 4.3 信號采集電路的設計48-51
• 4.3.1 電壓采集電路48-49
• 4.3.2 電流采集電路49-51
• 4.4 充電電路的設計51-55
• 4.4.1 Buck電路51-53
• 4.4.2 Buck回路各元件參數(shù)計算53-54
• 4.4.3 電子開關電路54-55
• 4.5 放電電路及負載保護電路的設計55-57
• 4.5.1 放電控制電路55-56
• 4.5.2 負載保護電路56-57
• 4.6 本章小結(jié)57-58
• 5 光伏充放電控制器軟件設計58-63
• 5.1 系統(tǒng)軟件的總體設計58-59
• 5.2 系統(tǒng)軟件的具體設計59-62
• 5.2.1 充電程序的設計59-61
• 5.2.2 放電程序的設計61-62
• 5.3 本章小結(jié)62-63
• 6 光伏充放電控制器應用實例63-72
• 6.1 太陽能庭院燈系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)63
• 6.2 組件的選擇與匹配63-68
• 6.2.1 太陽能電池板的容量設計63-65
• 6.2.2 蓄電池的容量設計65-66
• 6.2.3 光伏充放電控制器的選擇66-67
• 6.2.4 光源的選擇67
• 6.2.5 太陽能電池與蓄電池、負載的匹配67-68
• 6.3 實驗與運行68-71
• 6.3.1 系統(tǒng)調(diào)試組件68-69
• 6.3.2 調(diào)試結(jié)果與試驗波形69-71
• 6.4 本章小結(jié)71-72
• 7 總結(jié)與展望72-73
• 參考文獻73-75
• 作者簡歷75-77
• 學位論文數(shù)據(jù)集77

您可以在本站搜索以下學術論文文獻來了解更多相關內(nèi)容

基于MATLAB的光伏電池通用數(shù)學模型    王長江;

太陽能風能發(fā)電系統(tǒng)中鉛酸蓄電池建模與仿真    王欣偉;韓肖清;門汝佳;

基于微控制器的光伏充放電控制器的設計    胡雨亭;徐文城;

中國能源狀況與發(fā)展對策分析    姚偉龍;邢濤;

硅太陽電池工程用數(shù)學模型    蘇建徽,余世杰,趙為,吳敏達,沈玉梁,何慧若

光伏水泵系統(tǒng)中 CVT 及 MPPT 的控制比較    余世杰,何慧若,曹仁賢

開發(fā)利用新能源和可再生能源的重大意義    王長貴

風力和太陽能光伏發(fā)電現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢    張伯泉;楊宜民;

太陽能LED庭院燈設計方案初探    王延軍;曲玉俠;

日光溫室采光與下挖深度優(yōu)化設計    李霞;于賢昌;艾希珍;李清明;

改進的密封鉛酸蓄電池充電技術    薛寶章;

基于UCC3895的新型通信AC-DC變換器的設計    吳江;

諧振技術的應用研究    張吉亮;

變電站光伏直流系統(tǒng)的研究與應用    林航;陳曉明;

基于TMS320LF2407A的電力逆變器研制    袁一鳴;江明;

戶用PV系統(tǒng)設計    牟志平;

太陽能地板輻射采暖系統(tǒng)的應用研究    賀立三;劉振波;高林朝;高艷軍;

云南省昆明市高校太陽能熱水系統(tǒng)的研究    韓雷濤;謝建;蘇慶益;

雙面太陽電池垂直安裝發(fā)電性能的測試    王寧;吳昌宏;舒杰;

基于主動均衡技術的電動汽車電池管理系統(tǒng)    傅堯;潘博;鄭百祥;

太陽能空氣集熱器傳熱性能實驗研究    魏琪;趙俊;

基于OIF-Elman網(wǎng)絡的光伏電源最大功率點跟蹤方法研究    蘇剛;龔威;潘雷;高瑞;王貝貝;

基于DSP控制的無刷直流電動機系統(tǒng)    肖俊武;李莉;

太陽能環(huán)保游船    王璐;籟斌賢;王宗耀;王建明;

銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池的研究進展    岳恩;唐龍;羅順安;張平;

并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤技術研究    傅家祥;

太陽能光伏技術與建筑應用    李蔚;

基于UC3875的移相全控逆變橋的開關電源設計    齊磊;席自強;鄭利枝;

終端能量梯級效能研究與發(fā)電照明技術應用    祝傳福;

分布式電源的概率建模及其對電力系統(tǒng)的影響    王敏

光伏跟蹤系統(tǒng)智能控制方法的研究    徐曉冰

考慮分布式發(fā)電的配電網(wǎng)綜合負荷建模方法研究    錢軍

我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)投資風險及決策研究    朱震宇

基于磁粉離合器的汽車起步控制策略研究    吳曉剛

開關電源的協(xié)同控制理論及脈寬調(diào)制應用技術研究    王前

質(zhì)子交換膜燃料電池的綜合智能協(xié)調(diào)控制研究    詹躍東

納米流體輻射特性機理研究及其在太陽能電熱聯(lián)用系統(tǒng)中的應用研究    趙佳飛

LCC-SPRC高壓高頻大功率電除塵電源的理論分析與功率參數(shù)設計    劉軍

光伏發(fā)電關鍵技術及電動汽車充電站可靠性研究    于蓉蓉

沼氣發(fā)電機冷卻水預熱沼氣進料池系統(tǒng)的研究    康錫龍

弧形直線電機伸縮門及其控制研究    張志華

用于礦燈充電的獨立光伏系統(tǒng)研究    毛娟

太陽能光伏發(fā)電單相并網(wǎng)逆變器研究    李本元

開關型YAG脈沖激光電源系統(tǒng)的研究    趙航

半導體激光器智能化電源設計    趙鵬

氧化物半導體的濕化學法制備    賈紅

河南太陽能熱水器與住宅一體化設計研究    劉磊

大功率軟開關氙燈電源的研究    韓春霞

光伏發(fā)電系統(tǒng)自適應控制研究    李亭

世界風電技術發(fā)展趨勢和我國未來風電發(fā)展探討    許洪華,郭金東 ,鄂春良

風力發(fā)電與電力市場    雷亞洲,Gordon Lightbody

風能太陽能綜合電源系統(tǒng)設計    張榮甫,高樹發(fā),邵振付

硅太陽電池工程用數(shù)學模型參數(shù)的優(yōu)化設計    吳忠軍;劉國海;廖志凌;

潛艇蓄電池放電過程的仿真研究    許建

風力發(fā)電現(xiàn)狀、發(fā)展前景及市場分析    易躍春

新型太陽能-風能混合發(fā)電系統(tǒng)的研制    楊蘋 ,楊金明 ,張昊 ,吳捷

風能太陽能互補的發(fā)電方式    王凡

風-光復合發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設計    茆美琴,何慧若

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)控制器的設計    劉松;楊鵬;

獨立光伏系統(tǒng)中蓄電池管理的研究    歐陽名三

風/光互補混合發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化設計    李爽

獨立運行風/光互補電站控制監(jiān)測系統(tǒng)的研究    定世攀

太陽能充電控制器研究    高云

全球光伏產(chǎn)業(yè)持續(xù)高速成長    

單晶硅與太陽能光伏產(chǎn)業(yè)    賈英霞;

青海省太陽能開發(fā)研究    陳浩;赤旦多杰;

結(jié)合地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展建設高職專業(yè)——對江西高職院校太陽能光伏專業(yè)建設的思考    張適闊;

光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與分析    錢金法;王雅萍;錢惠祥;

太陽能光伏產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移 2011中國占47.8%份額    

邢臺寧晉:光伏產(chǎn)業(yè)“巨人”    

硅太陽能電池的應用研究與進展    黃慶舉;林繼平;魏長河;姚若河;

尋找市場“新大陸”    張桂玲;

光伏下一站:中國市場    劉馨;

太陽能超白玻璃產(chǎn)業(yè)發(fā)展之憂    武林雨;

太陽能電池輸出特性的分析及檢測    張海波;

太陽能電池表面納米微結(jié)構(gòu)研究    李美成;

有機染料錨數(shù)對染料敏化太陽能電池性能的影響    尚會霞;羅艷紅;孟慶波;占肖衛(wèi);

量子點敏化太陽能電池--新材料的設計、制備及器件研究    李冬梅;羅艷紅;孟慶波;

量子點敏化太陽能電池研究進展    劉銘;楊君友;馮雙龍;朱虎;

高效染料鈉晶TiO_2太陽能電池    黃昀昉;吳季懷;林建明;黃妙良;

太陽能電池應用    孟昭淵;

富銦與富銅CuInSe_2薄膜的光電性能    王信春;

太陽能光伏技術演進路徑的可視化分析    楊中楷;劉佳;

我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)面臨虛火    張建松

太陽能光伏產(chǎn)業(yè)需政策支持    肖國忠

太陽能電池過剩了嗎    本報記者 鐘銀燕

巨茂光電：穩(wěn)步擴張?zhí)柲芄夥a(chǎn)能    劉超

太陽能光伏產(chǎn)業(yè)一哄而上令人憂    本報記者 任麗梅

太陽能光伏產(chǎn)業(yè)還能走多遠？    記者 陶克強

江蘇揚州形成完整太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈    杜小衛(wèi)

光伏玻璃的應用與市場(上)    徐美君

看好光伏市場前景 大全集團打造太陽能全產(chǎn)業(yè)鏈    MEB 記者楊歌

燕郊光伏產(chǎn)業(yè)園暨優(yōu)能太陽能項目開工奠基    呂曉將

有機/聚合物太陽能電池：活性層結(jié)構(gòu)、形貌及光伏性能    薛麗麗

中國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)政策效應研究    袁見

基于酞菁銅的太陽能電池的研究    劉一婷

反型聚合物太陽能電池的研究    李福民

聚合物太陽能電池中光吸收增強效應的研究    李國龍

聚光多結(jié)太陽能電池的設計、制備及可靠性研究    宋明輝

半透明聚合物太陽能電池的研究    徐洋

光活性層摻雜及新型透明電極在聚合物太陽能電池中的應用研究    章文峰

反型體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池的研究    陶晨

有機小分子太陽能電池的效率優(yōu)化及衰減性研究    鄒業(yè)

光伏充放電控制器及其應用研究    林靜

光伏充放電控制器的研究    胡雨亭

我國光伏科技及產(chǎn)業(yè)最優(yōu)投資體系研究    汪瑜佩

耀皮公司光伏玻璃產(chǎn)品發(fā)展戰(zhàn)略研究    張旭

基于TMS320F2812 DSP的太陽能獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)設計    孔曉麗

單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究與改進    張崢

大功率多重化光伏控制器的研究    劉文晉

基于CAN總線的太陽能發(fā)電系統(tǒng)控制器的研制    李亮

分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制研究    王富卿

三相光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)研究    周洪偉