基于ARM的太阳能光伏发电控制系统的研究

【摘要】：太阳能光伏发电成为当今社会能源短缺的境况下,研究的一个热点领域。太阳能清洁,可再生,并且随着人们对太阳能转换技术的研究不断成熟,并达到了可大规模应用的阶段,所以光伏发电有着良好的发展前景；对其进行研究具有深远意义。 本论文深入研究了独立光伏充放电控制系统；研究了系统的光伏电池的建模,蓄电池的SOC算法分析,MPPT跟踪算法,蓄电池的三阶段智能充电算法,在对蓄电池的充放电过程做了数学建模后,提出了剩余容量控制算法。在此基础上,在对最大功率跟踪(MPPT)方面以恒定的电压初值启动,开机后迅速跟踪到光伏电池的最大功率点。同时,把MPPT跟踪和充电方法结合起来提出了一种新的三阶段充电策略。 最后,基于BUCK电路为充放电主电路,设计了一种通过脉宽调制来实现上述算法的充放电硬件电路。整个系统以ARM芯片为控制核心,通过对蓄电池和太阳能电池板的各个参数的实时检测,在通过软件的算法控制,反馈到调节BUCK电路开关管的占空比上,来实现整个系统的智能充放电功能。 通过对系统后期的实验验证结果表明：系统能有效的根据蓄电池的电荷容量的状态,来选择最有效的充放电方式;同时把MPPT最大功率跟踪和三阶段智能充电方法有效的结合起来,实现了整个系统的功能。 【关键词】：太阳能电池 最大功率点跟踪 剩余容量 充电方法 ARM
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 课题的背景及研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 研究内容14-16
• 第2章 蓄电池原理和剩余容量控制法16-28
• 2.1 蓄电池的结构16-17
• 2.2 蓄电池的工作原理17-18
• 2.3 蓄电池剩余容量数学建模18-25
• 2.3.1 概述18
• 2.3.2 蓄电池的特性参数18-19
• 2.3.3 蓄电池SOC数学建模19-23
• 2.3.4 数学模型验证及结论23-25
• 2.4 蓄电池SOC控制法25-28
• 2.4.1 蓄电池的寿命的影响因素25-26
• 2.4.2 蓄电池容量控制法26-28
• 第3章 独立光伏系统的控制结构与控制策略28-49
• 3.1 光伏发电系统的结构设计28-31
• 3.1.1 独立光伏系统构成28
• 3.1.2 太阳能电池介绍28-30
• 3.1.3 光伏电池工作特性30-31
• 3.2 光伏系统功率跟踪控制策略31-42
• 3.2.1 最大功率跟踪原理与常用方法31-38
• 3.2.2 新型最大功率跟踪策略38-40
• 3.2.3 仿真实验验证40-42
• 3.3 光伏系统充电策略的设计与研究42-48
• 3.3.1 常用的充电方法42-45
• 3.3.2 新型智能充电策略45-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第4章 独立光伏系统的硬件设计49-62
• 4.1 控制器的相关介绍49-50
• 4.2 控制器电路的设计50-61
• 4.2.1 ARM7系统介绍50-51
• 4.2.2 电源和复位电路设计51-52
• 4.2.3 信号采集电路设计52-55
• 4.2.4 充电电路设计55-58
• 4.2.5 驱动电路设计58-59
• 4.2.6 放电控制模块设计59-60
• 4.2.7 继电器保护电路设计60-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第5章 系统的软件设计62-68
• 5.1 系统总体软件流程62-63
• 5.2 系统充电算法流程63-65
• 5.3 白天处理子程序65
• 5.4 数据采样处理程序65-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第6章 实验测试68-71
• 6.1 充电实验测试68-69
• 6.2 现场测试69-70
• 6.3 本章小结70-71
• 第7章 总结及展望71-72
• 参考文献72-74
• 致谢74-75
• 攻读学位期间发表的学位论文目录75-76
• 附录一 硬件设计图76

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