蓄電池光伏充放電控制器的設(shè)計(jì)

【摘要】： 能源危機(jī)的加劇使得光伏電能的應(yīng)用越來(lái)越受到人們的重視,成為新能源利用的主流之一。對(duì)于一個(gè)完備的獨(dú)立光伏直流應(yīng)用系統(tǒng),除了光伏電池、蓄電池、負(fù)載之外,光伏充放電控制器是不可或缺的。光伏充放電控制器通過(guò)監(jiān)測(cè)蓄電池的狀態(tài),對(duì)蓄電池的充電電壓電流加以規(guī)定和控制;并按照需求控制光伏電池和蓄電池對(duì)負(fù)載電能的輸出,是整個(gè)光伏系統(tǒng)的核心部分。 現(xiàn)有相關(guān)資料對(duì)光伏充放電控制器的探討多是以實(shí)現(xiàn)某些具體功能為切入點(diǎn),并沒(méi)有對(duì)光伏充電系統(tǒng)進(jìn)行建模分析與計(jì)算,忽略了光伏充放電控制器性能指標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題,可能會(huì)造成光伏充放電控制器實(shí)際運(yùn)行狀況并不理想。針對(duì)這一不足,本文從光伏充放電系統(tǒng)的特點(diǎn)出發(fā),在建立光伏充電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,采用連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法,對(duì)充電回路進(jìn)行設(shè)計(jì),使得光伏充放電系統(tǒng)的性能指標(biāo)得到改善。在改善光伏充放電系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)上,再展開(kāi)各種功能上的開(kāi)發(fā),力求完成一種性能良好、功能完善的中小功率光伏充放電系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。 本課題中,首先討論了光伏充放電系統(tǒng)的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu),對(duì)電壓電流雙閉環(huán)充電系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模,然后采用工程設(shè)計(jì)方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),得到了電流調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù),并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了MATLAB仿真,結(jié)果與二階最佳系統(tǒng)吻合。另外,針對(duì)光伏電池電壓波動(dòng)對(duì)充電系統(tǒng)帶來(lái)的影響,文中進(jìn)行深入分析,提出了解決辦法。 本文對(duì)光伏充放電系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了深入討論,完成了主要元器件的選型和參數(shù)整定,設(shè)計(jì)了降壓型BUCK功率變換回路、MOSFET驅(qū)動(dòng)電路、PWM調(diào)制電路、電壓電流反饋電路以及電壓、電流調(diào)節(jié)器等主要硬件功能模塊。 本課題采用PIC16F877A單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行綜合管理。文中闡述了軟件總體設(shè)計(jì)構(gòu)架和主要軟件功能模塊的設(shè)計(jì)思想。完成了蓄電池充電過(guò)充保護(hù)、蓄電池過(guò)放保護(hù)、自動(dòng)調(diào)整充電狀態(tài)給定、光控負(fù)載通斷以及設(shè)定主要充放電參數(shù)等功能的設(shè)計(jì)。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 蓄電池充放電 工程設(shè)計(jì)法
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TM912;TM571
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-12
• 1.1 課題研究的背景及意義9
• 1.2 光伏產(chǎn)業(yè)與光伏技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀9-11
• 1.3 本論文主要研究?jī)?nèi)容11-12
• 第2章 光伏充放電系統(tǒng)分析12-18
• 2.1 光伏電池陣列特性分析12-13
• 2.2 蓄電池充放電特性分析13-15
• 2.3 光伏充放電控制器的必要性分析15-16
• 2.4 基于DC/DC變換的光伏充放電控制器分析16-18
• 第3章 本論文光伏充電控制系統(tǒng)分析18-36
• 3.1 充電回路DC/DC變換器的選型18-20
• 3.2 充電系統(tǒng)分析20-31
• 3.2.1 充電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型20-22
• 3.2.2 充電系統(tǒng)電流環(huán)分析22-27
• 3.2.3 充電系統(tǒng)電壓環(huán)分析27-31
• 3.3 光伏電池電壓波動(dòng)對(duì)充電系統(tǒng)的影響分析31-36
• 3.3.1 光伏電池波動(dòng)對(duì)電流環(huán)的影響32-34
• 3.3.2 光伏電池波動(dòng)對(duì)電壓環(huán)的影響34-36
• 第4章 光伏充放電控制器硬件設(shè)計(jì)36-45
• 4.1 預(yù)期技術(shù)指標(biāo)與系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)36-37
• 4.2 電路總體設(shè)計(jì)方案37-38
• 4.3 功率主回路設(shè)計(jì)38-40
• 4.4 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)40-41
• 4.5 電壓和電流反饋電路設(shè)計(jì)41-42
• 4.6 調(diào)節(jié)器電路設(shè)計(jì)42-45
• 4.6.1 電流調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)42-43
• 4.6.2 電壓調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)43-45
• 第5章 光伏充放電控制器軟件設(shè)計(jì)45-50
• 5.1 總體軟件流程圖45-46
• 5.2 白天狀態(tài)處理子程序46-47
• 5.3 夜晚狀態(tài)處理子程序47
• 5.4 定時(shí)中斷處理子程序47-49
• 5.5 程序優(yōu)化及抗干擾設(shè)計(jì)49-50
• 第6章 總結(jié)與展望50-52
• 6.1 全文工作總結(jié)50-51
• 6.2 未來(lái)工作展望51-52
• 參考文獻(xiàn)52-54
• 致謝54-55
• 在攻讀研究生期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文55

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