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

  更多相關(guān)文章： 太陽(yáng)能電池 最大功率點(diǎn)跟蹤 BOOST電路 充電管理系統(tǒng)

【摘要】：伴隨著經(jīng)濟(jì)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(fù)面問題,例如汽車尾氣污染和大氣污染越來越嚴(yán)重,石油、煤炭等有限能源頻繁被開采面臨的能源危機(jī),使人類生活環(huán)境日趨惡劣,因而發(fā)掘新能源是解決當(dāng)今環(huán)境問題的可行辦法之一。作為新興清潔能源的太陽(yáng)能主要被用在太陽(yáng)能發(fā)電方面,所以大力發(fā)展電動(dòng)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(duì)當(dāng)前電動(dòng)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(yáng)能輔助電動(dòng)車MPPT充電方法,通過探索和提高太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)發(fā)電的效率,有效的推動(dòng)電動(dòng)車的迅速發(fā)展和推廣。本文首先對(duì)太陽(yáng)能電池的特征進(jìn)行了詳細(xì)分析,并對(duì)太陽(yáng)能電池進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模,然后用Matlab仿真軟件對(duì)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(yáng)能電池在任意兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)上輸出的電壓和電流是不同的,針對(duì)如何得到每一時(shí)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(diǎn)跟蹤的概念。通過對(duì)最大功率點(diǎn)跟蹤算法的研究,比較了恒壓法、擾動(dòng)觀察法和電導(dǎo)增量法的優(yōu)缺點(diǎn),提出以恒壓法的0.75倍Voc為擾動(dòng)啟動(dòng)電壓,結(jié)合變步長(zhǎng)擾動(dòng)方法快速的找到最大功率點(diǎn),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(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn),并能夠在一定程度上克服擾動(dòng)不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。然后,根據(jù)最大功率跟蹤算法,對(duì)常見的太陽(yáng)能最大功率點(diǎn)跟蹤硬件電路進(jìn)行了比較,最終選擇BOOST電路作為DC/DC變換電路,并對(duì)BOOST電路的各種參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)置。同時(shí)對(duì)蓄電池的充電特性進(jìn)行了分析,最終選擇使用三段式充電方法,實(shí)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(yáng)能最大功率點(diǎn)算法和DC/DC變換電路,對(duì)以STM8S103F3單片機(jī)為核心的系統(tǒng)整體硬件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì),包括BOOST電路、蓄電池充電及保護(hù)電路、直流電壓電源模塊、單片機(jī)控制電路和人機(jī)交互界面等電路。編寫、調(diào)試并仿真了單片機(jī)軟件程序,在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)電路進(jìn)行反復(fù)調(diào)試和測(cè)試,最終實(shí)現(xiàn)了預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在相同溫度和光照條件下對(duì)同一輛電動(dòng)車加裝和不加裝太陽(yáng)能電池充電系統(tǒng)做最大功率點(diǎn)跟蹤測(cè)試,證明該系統(tǒng)能夠發(fā)揮太陽(yáng)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(yáng)能充電系統(tǒng)的發(fā)電效率提高20~30%,MPPT充電系統(tǒng)的實(shí)際轉(zhuǎn)換效率達(dá)94%。電動(dòng)汽車?yán)m(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(yáng)能電池 最大功率點(diǎn)跟蹤 BOOST電路 充電管理系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展12-13
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排13-15
• 第二章 太陽(yáng)能電池的特性15-21
• 2.1 太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理15-16
• 2.2 太陽(yáng)能電池的等效電路16-17
• 2.3 太陽(yáng)能電池的特性曲線17-19
• 2.3.1 太陽(yáng)能電池在溫度相同光照強(qiáng)度不同時(shí)的特性曲線18
• 2.3.2 太陽(yáng)能電池在光照強(qiáng)度相同溫度不同時(shí)的特性曲線18-19
• 2.4 本章小結(jié)19-21
• 第三章 最大功率點(diǎn)跟蹤算法的研究21-29
• 3.1 太陽(yáng)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(dòng)觀察法23-25
• 3.1.3 電導(dǎo)增量法25-26
• 3.2 MPPT算法設(shè)計(jì)26-28
• 3.3 本章小結(jié)28-29
• 第四章 最大功率點(diǎn)跟蹤電路的分析29-37
• 4.1 DC/DC電壓變換電路及其特點(diǎn)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(shí)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(jì)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(jì)38-50
• 5.3.1 器件選型級(jí)參數(shù)設(shè)定38-40
• 5.3.2 采樣電路40-41
• 5.3.3 高溫保護(hù)電路41-42
• 5.3.4 風(fēng)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(jì)44-45
• 5.3.7 單片機(jī)選型及最小單元電路45-47
• 5.3.8 人機(jī)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(jī)交互板原理圖及PCB圖49-50
• 5.4 本章小結(jié)50-51
• 第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析51-63
• 6.1 太陽(yáng)能電池的安裝方式51-52
• 6.2 太陽(yáng)能電池發(fā)電量計(jì)算52-53
• 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果53-59
• 6.3.1 夏季太陽(yáng)能充電系統(tǒng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)53-57
• 6.3.2 春季太陽(yáng)能充電系統(tǒng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)57-59
• 6.4 春夏季節(jié)差異性對(duì)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(duì)比60-62
• 6.5 測(cè)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(xiàn)65-67
• 致謝67-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果69-70

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