本文關鍵詞：基于最大功率點跟蹤控制算法的光伏充電系統(tǒng)設計及開發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著全球經(jīng)濟的進一步發(fā)展,人類對于能源的需求越來越大。而以煤、石油為代表的化石能源儲量有限,在可預見的未來即將用盡,且隨著人們對于居住環(huán)境的要求日益提高,傳統(tǒng)的化石能源對于環(huán)境的嚴重污染也是越來越不被認可。因此開發(fā)一些可持續(xù)的綠色能源意義重大,太陽能作為一種可持續(xù)利用的清潔綠色能源,是傳統(tǒng)化石能源非常好的的替代能源。太陽能因其分布極其廣泛,儲量十分巨大,已經(jīng)引起了世界各國的重視,并投入了大量的資金和人力來開發(fā)太陽能利用技術,其中以光伏發(fā)電技術為研究重點。光伏發(fā)電作為一種環(huán)境友好并能有效提高生活標準的新型發(fā)電方式,擁有發(fā)電規(guī)模大小隨意、建設時間較短、維護簡單、零排放無污染等諸多優(yōu)點,得到了各國政府的大力支持,并在全球范圍內(nèi)得到快速推廣。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中,光伏充電控制器是重要的組成部分,已成為目前光伏研究的熱點之一。光伏電池輸出受到光照條件和環(huán)境溫度的影響,具有非常復雜的非線性。故在光伏發(fā)電的過程中,需要控制器來追蹤其最大功率輸出點,提高光伏電池的充電效率,降低發(fā)電成本。本文設計了一款基于STM32的光伏充電控制器,帶有最大功率點追蹤功能,同時為了符合蓄電池的充電特性,采用了智能化充電方式,延長蓄電池的使用壽命。本文的主要研究內(nèi)容如下:1.研究了光伏充電控制器以及蓄電池充電算法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢,并分析了光伏電池的等效電路,建立了數(shù)學模型,在MATLAB中Simulink的平臺上進行建模仿真,分析了光伏電池的輸出特性和光照強度、溫度等因素之間的關系。2.對光伏充電控制器的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進行了總體功能設計,分別闡述了硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的總體設計方案,分析了幾種MPPT常見的算法,并在擾動觀察法的基礎上提出了一種基于變步長的改進型的擾動觀察法。同時,在整個充電環(huán)節(jié),設計了基于四階段的智能充電算法,其充電過程分為預充電、最大功率充電、過充電以及浮充電四個階段。3.對光伏充電控制器的硬件設計部分進行了詳細介紹,分析了主電路的拓撲結(jié)構(gòu)以及主要元器件的選型,對電源電路、MOS管驅(qū)動電路、電壓電流采樣電路、保護電路等,均作了詳細介紹。4.對光伏充電控制器的軟件設計部分進行了詳細介紹,主要分為上下位機兩部分進行了介紹,下位機軟件部分是基于STM32開發(fā)的控制程序,包括充電控制程序,電壓電流采樣程序、基于改進型的擾動觀察法實現(xiàn)程序、PID控制程序、GPU串口屏顯示程序等;上位機軟件是基于C#開發(fā)的數(shù)據(jù)采集程序,主要是在樣機調(diào)試的過程中收集一些相關參數(shù),與下位機通過串口實現(xiàn)通訊。最后,基于STM32設計出的樣機為平臺,進行了相關試驗研究。對改進后的MPPT算法和智能充電控制策略進行試驗分析,試驗結(jié)果表明,改進后的算法不僅可以快速追蹤到最大功率輸出點,而且在其附近的振蕩幅值較小,大大減小了光伏電池的輸出損耗,達到了預期的設計目的。
【關鍵詞】：光伏電池 充電 最大功率點跟蹤(MPPT) 擾動觀察
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 課題背景及意義11-12
• 1.1.1 環(huán)境與能源問題11
• 1.1.2 太陽能的優(yōu)勢11-12
• 1.2 光伏充電控制器的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 課題研究的目的和意義14
• 1.4 本論文研究的主要內(nèi)容以及章節(jié)安排14-16
• 第二章 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)概述及光伏電池特性分析16-25
• 2.1 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)概述16-17
• 2.1.1 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理16
• 2.1.2 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本組成16-17
• 2.2 光伏電池數(shù)學建模及MATLAB仿真17-25
• 2.2.1 光伏電池數(shù)學建模17-20
• 2.2.2 光伏電池MATLAB仿真分析20-25
• 第三章 太陽能充電控制器的硬件設計25-39
• 3.1 太陽能充電控制器硬件總體設計25-26
• 3.2 主電路拓撲結(jié)構(gòu)設計26-29
• 3.2.1 降壓式DC/DC電路26-27
• 3.2.2 升壓式DC/DC電路27-28
• 3.2.3 升降壓式DC/DC電路28-29
• 3.3 BUCK電路分析29-31
• 3.4 主控電路設計31-33
• 3.5 電源電路設計33-34
• 3.6 MOS管驅(qū)動電路設計34
• 3.7 采樣電路設計34-35
• 3.8 其它電路設計35-39
• 3.8.1 過壓過流保護電路設計35-36
• 3.8.2 顯示、報警以及溫度采集電路接口設計36-39
• 第四章 光伏陣列最大功率點跟蹤算法研究39-46
• 4.1 MPPT簡述39-40
• 4.1.1 MPPT的概念39
• 4.1.2 MPPT的原理39-40
• 4.2 MPPT常用算法及改進算法40-46
• 4.2.1 開路電壓比率法41
• 4.2.2 電導增量法41-43
• 4.2.3 改進型干擾觀察法43-46
• 第五章 太陽能充電控制器的軟件設計46-60
• 5.1 太陽能充電控制器下位機軟件設計46-57
• 5.1.1 下位機軟件系統(tǒng)方案設計46
• 5.1.2 外設初始化46-49
• 5.1.3 充電控制程序49-54
• 5.1.4 電壓電流采樣程序54-55
• 5.1.5 GPU串口屏控制程序55-57
• 5.2 上位機數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)設計57-60
• 5.2.1 上位機數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)功能設計57
• 5.2.2 上位機數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)界面介紹57-60
• 第六章 太陽能充電控制器試驗結(jié)果及分析60-64
• 6.1 太陽能充電控制器試驗電路及實物圖60
• 6.2 基于最大功率點追蹤算法的充電試驗結(jié)果分析60-64
• 6.2.1 充電控制器功率開關管驅(qū)動波形60-61
• 6.2.2 充電試驗結(jié)果分析61-64
• 第七章 總結(jié)與展望64-66
• 7.1 全文總結(jié)64-65
• 7.2 研究展望65-66
• 參考文獻66-69
• 致謝69-70
• 附錄:攻讀碩士學位期間主要學術成果70

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐政;何少強;李友春;;獨立太陽能揚水系統(tǒng)的最大功率點跟蹤方法[J];太陽能學報;2008年02期

2 袁路路;蘇海濱;武東輝;劉強;;基于模糊理論的光伏發(fā)電最大功率點跟蹤控制策略研究[J];電力電子;2009年01期

3 馬yN煒;俞俊杰;吳國祥;陳國呈;;雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤控制策略[J];電工技術學報;2009年04期

4 袁路路;蘇海濱;武東輝;劉強;;基于模糊理論的光伏發(fā)電最大功率點跟蹤控制策略研究[J];電力學報;2009年02期

5 吳國祥;陳國呈;俞俊杰;蔚蘭;馬yN煒;;變速恒頻風力發(fā)電最大功率點跟蹤控制[J];上海大學學報(自然科學版);2009年04期

6 唐渝;趙莉華;;光伏發(fā)電的最大功率點跟蹤控制[J];電源世界;2010年06期

7 陳毅東;楊育林;王立喬;賈志云;趙巍;萬承寬;;風力發(fā)電最大功率點跟蹤技術及仿真分析[J];高電壓技術;2010年05期

8 黃克亞;;獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤原理分析及仿真研究[J];電工電氣;2011年02期

9 殷明慧;蒯狄正;李群;張小蓮;鄒云;;風機最大功率點跟蹤的失效現(xiàn)象[J];中國電機工程學報;2011年18期

10 袁愛瑞;張振娟;王強;;雙門限值變步長光伏最大功率點跟蹤[J];南通大學學報(自然科學版);2012年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張超;何湘寧;;一種新型的光伏最大功率點跟蹤拓撲[A];浙江省電源學會第九屆學術年會論文集[C];2004年

2 胡希文;張建文;王剛;卓自明;;一種用于光伏系統(tǒng)的改進型最大功率點跟蹤方法[A];第十八屆全國煤礦自動化學術年會中國煤炭學會自動化專業(yè)委員會學術會議論文集[C];2008年

3 孫亞寧;;獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤控制[A];紀念中國農(nóng)業(yè)工程學會成立30周年暨中國農(nóng)業(yè)工程學會2009年學術年會（CSAE 2009）論文集[C];2009年

4 周建萍;朱建萍;;自適應變步長電導增量法的最大功率點跟蹤控制的研究[A];智能化電站技術發(fā)展研討暨電站自動化2013年會論文集[C];2013年

5 王飛;趙彥;周毅人;余世杰;沈玉梁;;太陽能光伏水泵的控制研究[A];第八屆全國電技術節(jié)能學術會議論文集[C];2006年

6 譚理華;張興;陳歡;孫龍林;;爬山法誤判現(xiàn)象的分析研究[A];2008中國電工技術學會電力電子學會第十一屆學術年會論文摘要集[C];2008年

7 劉劍;李建林;潘磊;周謙;許洪華;;最大風能捕獲策略研究[A];2006中國電工技術學會電力電子學會第十屆學術年會論文摘要集[C];2006年

8 李建林;;最大風能捕獲控制研究[A];第九屆全國電技術節(jié)能學術會議論文集[C];2007年

9 張先飛;鄭建勇;胡敏強;梅軍;劉順炮;;基于模糊控制的太陽能電池最大功率點跟蹤研究[A];2006中國電工技術學會電力電子學會第十屆學術年會論文摘要集[C];2006年

10 蘇剛;龔威;潘雷;高瑞;王貝貝;;基于OIF-Elman網(wǎng)絡的光伏電源最大功率點跟蹤方法研究[A];第二十九屆中國控制會議論文集[C];2010年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張小蓮;風機最大功率點跟蹤的湍流影響機理研究與性能優(yōu)化[D];南京理工大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 董麗娜;獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤控制研究[D];河北農(nóng)業(yè)大學;2015年

2 林坤;光伏發(fā)電自動跟蹤及MPPT控制的研究[D];電子科技大學;2014年

3 沈嘉棋;局部陰影下的光伏最大功率點跟蹤控制研究[D];浙江工業(yè)大學;2014年

4 謝明達;并網(wǎng)光伏特性及其對電網(wǎng)影響研究[D];云南師范大學;2015年

5 梁曉莉;光伏發(fā)電多峰最大功率點跟蹤（MPPT）控制方法研究[D];浙江工業(yè)大學;2015年

6 高玉;分布式光伏直流電源及并網(wǎng)輸電控制研究[D];河北科技大學;2015年

7 馬巖;不均勻光照下光伏陣列最大功率點跟蹤與熱斑檢測[D];重慶大學;2015年

8 蘇文亮;基于最大功率點跟蹤控制算法的光伏充電系統(tǒng)設計及開發(fā)[D];浙江理工大學;2016年

9 趙培仁;光伏發(fā)電最大功率點跟蹤的研究[D];華北電力大學;2012年

10 王韜;基于最大功率點跟蹤的獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計[D];浙江工業(yè)大學;2013年

  本文關鍵詞：基于最大功率點跟蹤控制算法的光伏充電系統(tǒng)設計及開發(fā)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：263937