本文關(guān)鍵詞：太陽能電池MPPT充電系統(tǒng)設(shè)計

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【摘要】：伴隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,人們的生活水平日漸提高,但隨之也出現(xiàn)了許多的負面問題,例如汽車尾氣污染和大氣污染越來越嚴重,石油、煤炭等有限能源頻繁被開采面臨的能源危機,使人類生活環(huán)境日趨惡劣,因而發(fā)掘新能源是解決當今環(huán)境問題的可行辦法之一。作為新興清潔能源的太陽能主要被用在太陽能發(fā)電方面,所以大力發(fā)展電動汽車是目前解決環(huán)境污染和能源枯竭行之有效的方法之一。面對當前電動車電池能量不足、一次充電行駛路程短的問題,本文提出了太陽能輔助電動車MPPT充電方法,通過探索和提高太陽能光伏系統(tǒng)發(fā)電的效率,有效的推動電動車的迅速發(fā)展和推廣。本文首先對太陽能電池的特征進行了詳細分析,并對太陽能電池進行了數(shù)學建模,然后用Matlab仿真軟件對該模型仿真,得到了其輸出電壓、電流和功率的特性曲線。根據(jù)模型特性曲線可知,太陽能電池在任意兩個時間點上輸出的電壓和電流是不同的,針對如何得到每一時刻的最大功率輸出(電壓與電流乘積為最大)這一問題,提出了最大功率點跟蹤的概念。通過對最大功率點跟蹤算法的研究,比較了恒壓法、擾動觀察法和電導增量法的優(yōu)缺點,提出以恒壓法的0.75倍Voc為擾動啟動電壓,結(jié)合變步長擾動方法快速的找到最大功率點,與常用算法比較可知該方法具有速度較快、硬件成本低和容易實現(xiàn)的優(yōu)點,并能夠在一定程度上克服擾動不穩(wěn)定的缺點。然后,根據(jù)最大功率跟蹤算法,對常見的太陽能最大功率點跟蹤硬件電路進行了比較,最終選擇BOOST電路作為DC/DC變換電路,并對BOOST電路的各種參數(shù)進行合理的設(shè)置。同時對蓄電池的充電特性進行了分析,最終選擇使用三段式充電方法,實現(xiàn)了蓄電池的容量利用和使用壽命的提高。最后,根據(jù)前述的太陽能最大功率點算法和DC/DC變換電路,對以STM8S103F3單片機為核心的系統(tǒng)整體硬件電路進行了設(shè)計,包括BOOST電路、蓄電池充電及保護電路、直流電壓電源模塊、單片機控制電路和人機交互界面等電路。編寫、調(diào)試并仿真了單片機軟件程序,在實驗現(xiàn)場對所設(shè)計的系統(tǒng)電路進行反復調(diào)試和測試,最終實現(xiàn)了預期實驗結(jié)果。在相同溫度和光照條件下對同一輛電動車加裝和不加裝太陽能電池充電系統(tǒng)做最大功率點跟蹤測試,證明該系統(tǒng)能夠發(fā)揮太陽能電池的最大功效,提高充電效率。最終結(jié)果顯示,與傳統(tǒng)充電方式相比,應(yīng)用MPPT充電系統(tǒng)的太陽能充電系統(tǒng)的發(fā)電效率提高20~30%,MPPT充電系統(tǒng)的實際轉(zhuǎn)換效率達94%。電動汽車續(xù)航能力可增加10%~60%,其誤差存在于環(huán)境溫度和蓄電池性能的不同。
【關(guān)鍵詞】：太陽能電池 最大功率點跟蹤 BOOST電路 充電管理系統(tǒng)
【學位授予單位】：河南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 課題背景與意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展12-13
• 1.3 主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排13-15
• 第二章 太陽能電池的特性15-21
• 2.1 太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理15-16
• 2.2 太陽能電池的等效電路16-17
• 2.3 太陽能電池的特性曲線17-19
• 2.3.1 太陽能電池在溫度相同光照強度不同時的特性曲線18
• 2.3.2 太陽能電池在光照強度相同溫度不同時的特性曲線18-19
• 2.4 本章小結(jié)19-21
• 第三章 最大功率點跟蹤算法的研究21-29
• 3.1 太陽能電池最大功率跟蹤技術(shù)21-26
• 3.1.1 恒壓法21-23
• 3.1.2 擾動觀察法23-25
• 3.1.3 電導增量法25-26
• 3.2 MPPT算法設(shè)計26-28
• 3.3 本章小結(jié)28-29
• 第四章 最大功率點跟蹤電路的分析29-37
• 4.1 DC/DC電壓變換電路及其特點29-32
• 4.1.1 BUCK電路29-30
• 4.1.2 BOOST電路30-31
• 4.1.3 BUCK-BOOST電路31
• 4.1.4 CUK電路31-32
• 4.2 DC/DC變換器實現(xiàn)MPPT的原理32-36
• 4.2.1 BOOST變換電路工作原理32-35
• 4.2.2 BOOST電路在光伏系統(tǒng)中作用35-36
• 4.3 本章小結(jié)36-37
• 第五章 系統(tǒng)總體設(shè)計37-51
• 5.1 引言37
• 5.2 系統(tǒng)總體介紹37-38
• 5.3 系統(tǒng)電路設(shè)計38-50
• 5.3.1 器件選型級參數(shù)設(shè)定38-40
• 5.3.2 采樣電路40-41
• 5.3.3 高溫保護電路41-42
• 5.3.4 風冷控制電路42-43
• 5.3.5 系統(tǒng)電源部分43-44
• 5.3.6 基于快速充電的蓄電池智能充電設(shè)計44-45
• 5.3.7 單片機選型及最小單元電路45-47
• 5.3.8 人機交互接.電路47-48
• 5.3.9 主控板原理圖及PCB圖48-49
• 5.3.10 人機交互板原理圖及PCB圖49-50
• 5.4 本章小結(jié)50-51
• 第六章 實驗結(jié)果及分析51-63
• 6.1 太陽能電池的安裝方式51-52
• 6.2 太陽能電池發(fā)電量計算52-53
• 6.3 實驗結(jié)果53-59
• 6.3.1 夏季太陽能充電系統(tǒng)測試實驗53-57
• 6.3.2 春季太陽能充電系統(tǒng)測試實驗57-59
• 6.4 春夏季節(jié)差異性對比59-62
• 6.4.1 蓄電池的放電速度59
• 6.4.2 蓄電池的工作溫度59-60
• 6.4.3 春夏季續(xù)航里程對比60-62
• 6.5 測試結(jié)果62
• 6.6 本章小結(jié)62-63
• 第七章 總結(jié)與展望63-65
• 7.1 總結(jié)63-64
• 7.2 展望64-65
• 參考文獻65-67
• 致謝67-69
• 攻讀碩士學位期間的研究成果69-70

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1 趙梅花;范敏;陳軍;鐘沁宏;;雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)MPPT控制[J];電氣傳動;2014年03期

2 葉滿園;;雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)MPPT控制技術(shù)的研究[J];華東交通大學學報;2006年04期

3 張豪;邵國慶;邵松;;基于MPPT的變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)控制策略[J];變頻器世界;2011年10期

4 劉永軍;萬頻;王東海;沈輝;詹宜巨;;自適應(yīng)模糊算法在光伏系統(tǒng)MPPT中的應(yīng)用[J];太陽能學報;2008年06期

5 施大發(fā);張澧生;劉建林;陳小青;;基于單傳感器的光伏系統(tǒng)MPPT算法研究[J];電源技術(shù);2012年12期

6 肖俊明;祝海明;譚明;劉鵬程;杜迎虎;;自整定模糊PID算法在微電網(wǎng)MPPT中的應(yīng)用研究[J];中原工學院學報;2011年06期

7 張方健;孫景;李曉堂;;通信基站MPPT型光電互補電源系統(tǒng)改造[J];電源世界;2010年12期

8 張潮海;倪武寧;呂鋒;;直驅(qū)永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)MPPT跟蹤控制[J];通信電源技術(shù);2012年01期

9 趙晶;;帶有MPPT功能的光伏矩陣仿真模型[J];廈門理工學院學報;2008年03期

10 沈玉梁，蔡二南，婁志東;帶有MPPT功能的光伏水泵專用逆變器[J];太陽能學報;1994年03期

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1 張方健;孫景;李曉堂;;通信基站MPPT型光電互補電源系統(tǒng)改造[A];2012年中國通信能源會議論文集[C];2012年

2 孫超;郭勇;陳新;高華麗;;具有MPPT功能的太陽能充電器研究[A];2008中國電工技術(shù)學會電力電子學會第十一屆學術(shù)年會論文摘要集[C];2008年

3 劉世超;黃軍;;小行星探測器電源控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[A];中國宇航學會深空探測技術(shù)專業(yè)委員會第九屆學術(shù)年會論文集（中冊）[C];2012年

4 余南華;王建飛;;太陽能車一體化智能化的控制系統(tǒng)設(shè)計[A];21世紀太陽能新技術(shù)——2003年中國太陽能學會學術(shù)年會論文集[C];2003年

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1 修素樸;太陽能電池MPPT充電系統(tǒng)設(shè)計[D];河南師范大學;2015年

2 劉飛;獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的MPPT及并網(wǎng)控制研究[D];遼寧工業(yè)大學;2014年

3 周華;獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)陣列模型和MPPT算法研究[D];重慶大學;2012年

4 王廈楠;獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)及其MPPT的研究[D];南京航空航天大學;2008年

5 連瑞娜;獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT的模糊PID控制研究[D];武漢理工大學;2011年

6 葛麗芳;基于固定電壓法的太陽能電池MPPT控制芯片[D];浙江大學;2008年

7 趙靖;基于變步長增量電導法的光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT控制[D];重慶大學;2014年

8 袁志堅;考慮局部陰影條件下光伏系統(tǒng)MPPT控制研究[D];廣東工業(yè)大學;2014年

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本文編號：963597