本文關(guān)鍵詞：便攜式光伏電源能量管理系統(tǒng)

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【摘要】：隨著地球上眾多不可再生能源的過度開采和利用,使得能源問題成為當今世界需首要解決的問題之一。太陽能相比化石能源,其充足的供給和清潔環(huán)保等優(yōu)勢使其在近些年來被越來越廣泛地利用。便攜式光伏電源是離網(wǎng)型的光伏發(fā)電系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)、運行方式和對其能量的管理直接影響著光伏發(fā)電和充電的效率,決定著整個系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠性。為此,本文以便攜式光伏電源的能量管理問題為研究對象,就系統(tǒng)的充放電電路、最大功率跟蹤等能量管理的關(guān)鍵問題展開了研究,并設(shè)計樣機和進行實驗。論文首先介紹了所研究便攜式光伏電源的整體結(jié)構(gòu),分析了光伏電池的特性和儲能電池的選擇及特性,并進行了比較和論述,然后根據(jù)這些特性分析了其能量管理的關(guān)鍵性問題。其次,論文對常見的光伏充電拓撲進行了研究,并設(shè)計了光伏充電控制器的主電路結(jié)構(gòu),對光伏充電的最大功率跟蹤方法進行了分析和比較,并利用DSP對電路的驅(qū)動和反饋控制,完成了鋰電池組的三階段充電過程和光伏電池的最大功率跟蹤。再次,論文對市電充電適配器及其能量管理電路進行了設(shè)計,前級的單片開關(guān)電源結(jié)構(gòu)利用計算機輔助設(shè)計,確定了電路中的各參數(shù)和反饋機制,并進行優(yōu)化;后級采用電池組管理芯片設(shè)計并分析了其工作原理和功能,根據(jù)系統(tǒng)要求的三階段充電流程對外圍電路及參數(shù)進行了設(shè)計和計算。最后,設(shè)計了能量管理系統(tǒng)主要的控制程序流程和硬件電路,并對所設(shè)計的系統(tǒng)進行了軟硬件集成,組裝和實現(xiàn)了一臺350W的實驗樣機,實驗結(jié)果表明,所設(shè)計的能量管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)所設(shè)計的功能,且效果良好。
【關(guān)鍵詞】：光伏電源 能量管理 鋰電池管理 光伏充電 DSP控制
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題的研究背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容13-16
• 第二章 便攜式光伏電源系統(tǒng)組成和特性16-32
• 2.1 便攜式光伏電源系統(tǒng)的硬件組成和結(jié)構(gòu)設(shè)計16-17
• 2.2 光伏電池的工作原理和等效電路17-21
• 2.2.1 薄膜光伏電池的應(yīng)用17-18
• 2.2.2 光伏電池的工作原理18
• 2.2.3 光伏電池的特性18-21
• 2.3 鋰離子電池的工作原理和特性21-26
• 2.3.1 鋰電池和鉛酸蓄電池21-22
• 2.3.2 鋰離子電池的工作原理22-23
• 2.3.3 鋰離子電池的充放電特性23
• 2.3.4 鋰離子電池的充電方法23-26
• 2.4 大容量鋰電池組能量管理的關(guān)鍵技術(shù)26-31
• 2.4.1 鋰電池組的SOC估算27-28
• 2.4.2 鋰電池組的均衡充電28-31
• 2.4.3 鋰電池組的熱管理31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第三章 光伏充電控制器及其能量管理32-44
• 3.1 光伏電池最大功率跟蹤的研究32-36
• 3.1.1 最大功率跟蹤的原理32
• 3.1.2 擾動觀察法32-34
• 3.1.3 電導(dǎo)增量法34-35
• 3.1.4 恒定電壓法35-36
• 3.2 光伏充電控制器的設(shè)計36-42
• 3.2.1 光伏充電控制器拓撲設(shè)計36-38
• 3.2.2 光伏充電控制器的工作模式和控制方式38-40
• 3.2.3 光伏充電過程的實現(xiàn)40-42
• 3.3 本章小結(jié)42-44
• 第四章 市電充電能量管理系統(tǒng)44-58
• 4.1 市電充電管理的實現(xiàn)方式44
• 4.2 用于能量管理的離線控制集成管理芯片44-50
• 4.2.1 充電管理芯片的特點和工作過程45-48
• 4.2.2 充電管理外圍電路主要元器件選擇和參數(shù)設(shè)定48-50
• 4.3 基于單片開關(guān)電源的AC-DC適配器設(shè)計50-56
• 4.3.1 適配器輸入輸出參數(shù)的確定50-51
• 4.3.2 單片開關(guān)電源的計算機輔助設(shè)計和優(yōu)化51-54
• 4.3.3 反饋電路的選擇54-56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 第五章 光伏電源管理系統(tǒng)的軟硬件實現(xiàn)58-68
• 5.1 控制系統(tǒng)框圖58-59
• 5.2 系統(tǒng)主控制器的選擇和軟件設(shè)計59-61
• 5.2.1 系統(tǒng)主控芯片的選擇和初始化59
• 5.2.2 系統(tǒng)控制流程設(shè)計59-61
• 5.3 采樣和驅(qū)動電路設(shè)計61-64
• 5.3.1 采樣電路的設(shè)計61-63
• 5.3.2 光伏充電開關(guān)管驅(qū)動電路的設(shè)計63-64
• 5.3.3 繼電器驅(qū)動電路64
• 5.4 系統(tǒng)輔助電源設(shè)計64-65
• 5.4.1 DSP供電電源設(shè)計65
• 5.4.2 DSP保護電源設(shè)計65
• 5.4.3 其他電壓輔助電源設(shè)計65
• 5.5 整機集成65-66
• 5.6 本章小結(jié)66-68
• 第六章 實驗結(jié)果和分析68-72
• 6.1 實驗結(jié)果68-71
• 6.2 本章小結(jié)71-72
• 第七章 總結(jié)與展望72-76
• 參考文獻76-82
• 攻讀學位期間所取得的相關(guān)科研成果82-84
• 致謝84

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 吳理博,趙爭鳴,劉建政,王健,鐘志剛;獨立光伏照明系統(tǒng)中的能量管理控制[J];中國電機工程學報;2005年22期

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本文編號：1084929