當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展,對能源的需求也日益增加,太陽能LED照明系統(tǒng)具有使用綠色太陽能和高效率LED的雙重優(yōu)點(diǎn),大量使用這類系統(tǒng)對緩解能源短缺問題具有重要的意義。電池組在太陽能LED照明系統(tǒng)中的成本占比較大,由于其內(nèi)部各單體電池特性不一致,電池組壽命較單個(gè)的電池要短得多。目前學(xué)者所提出的多種不同的電池管理策略,可以大幅度提高電池組壽命,但均存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高的問題,難以直接應(yīng)用于小功率的太陽能LED照明系統(tǒng)中。本文在分析現(xiàn)有電池管理策略的原理和優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,對太陽能LED照明系統(tǒng)中的電池管理策略進(jìn)行研究。通過將載波層疊思想應(yīng)用于級聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),提出了一種基于載波層疊的電池管理策略,用以均衡電池組中各單體電池的工作電壓;又通過分析太陽能LED照明系統(tǒng)中MPPT控制策略與電池管理策略的共同點(diǎn),將一種自適應(yīng)變步長MPPT算法與前述的電池管理算法結(jié)合,提出了一種優(yōu)化后的電池管理策略。通過Matlab/Simulink仿真軟件搭建了仿真模型,對優(yōu)化前與優(yōu)化后的電池管理算法進(jìn)行了充電與放電的仿真分析對比。仿真結(jié)果表明,優(yōu)化后的電池管理算法能夠使得電池組中各單體電池更快達(dá)到均衡狀態(tài),均衡后的各單體電池電壓差異度小,更有利于降低電池組壽命衰減。基于以上研究,為了將優(yōu)化后的電池管理策略應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)中,在考慮產(chǎn)品的成本、體積以及電路開關(guān)損耗的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種太陽能LED照明系統(tǒng)包括系統(tǒng)硬件電路、優(yōu)化后的電池管理算法軟件程序和其他相關(guān)軟件程序,并在該系統(tǒng)中進(jìn)行了MPPT充電、電池充放電管理、LED放電、無線收發(fā)等功能的測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的電池管理策略可使電池組各單體電池快速達(dá)到均衡狀態(tài)且差異度小,并且該照明系統(tǒng)工作穩(wěn)定、使用壽命長,適應(yīng)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)家庭照明或野外便攜使用,適當(dāng)增加功率則可以應(yīng)用于路燈、發(fā)電站等場合,適用范圍廣泛。
【學(xué)位單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM923.34
【部分圖文】：

圖 2.1 太陽能 LED 照明系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)中紅色框內(nèi)為太陽能 LED 照明系統(tǒng)控制器最基本的功能，通過橋的開關(guān)電源電路來實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移，能量從太陽能板轉(zhuǎn)移到電池組，能量從電池組轉(zhuǎn)移到 LED 時(shí)為放電狀態(tài)。為了提升對太陽能的太陽能照明系統(tǒng)都采用 MPPT（最大功率點(diǎn)跟蹤）算法來控制太陽合其特性的最佳工作狀態(tài)。為了可以調(diào)節(jié) LED 燈光亮度，系統(tǒng)的 PWM 輸出來調(diào)節(jié)平均輸出電流以達(dá)到調(diào)光的目的。從上述描述可太陽能 LED 照明系統(tǒng)中，電池組需要根據(jù)控制器給出的指令不斷放能量，由于電池的自身特性，隨著充放電次數(shù)增多以及外部環(huán)境壽命會(huì)逐漸衰減，因此會(huì)導(dǎo)致整個(gè)照明系統(tǒng)的使用壽命縮短或者系增加。開關(guān)電路原理一節(jié)提到的開關(guān)電源電路是太陽能 LED 照明系統(tǒng)中最基本的電路

功率、開關(guān)頻率以及主要器件參數(shù)選擇均需考慮在內(nèi)。開點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：由于電感電容的儲(chǔ)能特性，電感中的電流與電容兩端的電壓在開關(guān)電路中，電感兩端電壓的平均值為 0，流經(jīng)電容的電在理想變壓器中，電壓與匝數(shù)成正比并且同名同極性，電流點(diǎn)出；電容恒流充電的公式為 C ΔU=I T，電感恒壓儲(chǔ)能 T；變壓器與電感的伏秒積必須平衡。源電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根據(jù)電氣性質(zhì)分為非隔離型與隔離型，非Boost、Buck-Boost 等，隔離型結(jié)構(gòu)有 Flyback、Forward 等單分析 Buck-Boost 電路工作原理，如圖 2.2 和圖 2.3 分別為構(gòu)以及輸入輸出對比。

出；容恒流充電的公式為 C ΔU=I T，電感恒壓；器與電感的伏秒積必須平衡。電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根據(jù)電氣性質(zhì)分為非隔離型與隔離型，ost、Buck-Boost 等，隔離型結(jié)構(gòu)有 Flyback、Forwar分析 Buck-Boost 電路工作原理，如圖 2.2 和圖 2.3 分別以及輸入輸出對比。圖 2.2 Buck-Boost 電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 李寧;王躍;王兆安;張輝;;4種三電平載波調(diào)制策略對比研究[J];電氣傳動(dòng);2015年12期

2 王亮;孫守娟;;新型MMC電容電壓均衡控制策略研究[J];電力電子技術(shù);2015年11期

本文編號(hào)：2887567