基于太阳能发电技术的交通警示照明系统的研究

【摘要】：本文从全球能源危机问题的分析入手，论述了可再生能源特别是太阳能利用在人类能源结构中愈来愈重要的战略地位。发展光伏产业已成为全球各国解决能源需求与经济发展、环境保护之间矛盾的重要课题，特别是对于中国这样一个能源消耗大国实现稳定、良性的可持续发展更具有重要的战略意义。 详细分析了太阳能光伏电池阵列的数学模型、简化模型，运用Matlab仿真工具建立了M函数模型和Simulink仿真模型，并利用得到的模型对光伏电池阵列的输出特性进行了研究。该仿真模型能够完全模拟光伏电池阵列在任意环境温度、太阳辐射强度下的输出特性，能够代替实际光伏阵列完成各种光伏实验。 分析了光伏发电系统最大功率点跟踪(MPPT)的原理，Boost变换器的工作原理和阻抗变换特性及其在光伏发电系统最大功率点跟踪中的应用。利用建立的Simulink仿真模型对Boost变换器应用于MPPT进行了仿真研究，验证了调整占空比达到光伏电池阵列最大功率输出的目的。并对阻抗匹配问题进行了研究，给出了Boost变换器应用于最大功率点跟踪系统的阻抗匹配范围。对目前实现光伏发电系统最大功率跟踪的一些控制方法进行了对比分析和研究，设计了适用于89C52单片机的太阳能电池MPPT的模糊控制算法。 提出了一种用单片机控制的，以Boost变换器为核心，以镍—氢蓄电池和高亮度LED为负载的MPPT系统。设计了相应的检测、控制和保护功能电路。在实际应用中具有良好的应用前景。如何减小MPPT系统的体积，提高MPPT系统的效率将是今后深入研究的方向。 【关键词】：太阳能电池 最大功率点跟踪(MPPT) BOOST 模糊控制 高亮度LED
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM615;U491
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1.前言8-16
• 1.1 课题背景及意义8-9
• 1.2 国内外太阳能光伏发电现状9-13
• 1.2.1 国外光伏发电现状9-10
• 1.2.2 国内光伏发电现状10-12
• 1.2.3 中国和世界光伏产业成本数据及展望12-13
• 1.3 课题的意义及研究内容13-16
• 1.3.1 课题的意义13-14
• 1.3.2 课题研究的内容14-16
• 2.太阳能电池特性研究16-28
• 2.1 太阳能电池的发展历史16
• 2.2 太阳能电池的工作原理和分类16-17
• 2.3 太阳能电池数学模型17-20
• 2.3.1 理论数学模型17-18
• 2.3.2 简化数学模型18-20
• 2.4 太阳能电池仿真模型20-28
• 2.4.1 M函数仿真模型20-24
• 2.4.2 SIMUlink仿真模型24-28
• 3.基于AT89C52的光伏系统最大功率点跟踪模糊控制算法的研究28-52
• 3.1 最大功率点跟踪(MPPT)原理28-29
• 3.2 DC/DC变换器实现MPPT的原理29-36
• 3.2.1 Boost变换器29-32
• 3.2.2 Boost变换器实现MPPT原理32-35
• 3.2.3 Boost变换器实现MPPT阻抗匹配问题35-36
• 3.3 实现MPPT的方法36-42
• 3.3.1 恒压跟踪(CVT)36-37
• 3.3.2 扰动观察法37-39
• 3.3.3 电导增量法39-40
• 3.3.4 模糊逻辑控制方法40-42
• 3.4 单片机模糊控制MPPT算法的实现42-49
• 3.4.1 输入变量的模糊化42-45
• 3.4.2 模糊规则推理45-48
• 3.4.3 输出量的反模糊化48-49
• 3.5 模糊控制系统仿真49-52
• 3.5.1 基于模糊逻辑工具箱的控制器设计49-50
• 3.5.2 仿真分析50-52
• 4.基于AT89C52的系统设计52-68
• 4.1 整体结构设计52-53
• 4.2 检测与保护硬件系统设计53-57
• 4.2.1 电流检测53-55
• 4.2.2 电压检测55
• 4.2.3 过温保护55-56
• 4.2.4 光敏检测56-57
• 4.3 充放电电路的设计57-61
• 4.3.1 镍氢充电电池基本工作原理和特点57-58
• 4.3.2 镍氢充电电池充电58-61
• 4.4 LED驱动电路设计61-63
• 4.5 单片机AT89C52系统设计63-68
• 4.5.1 单片机系统硬件设计63-64
• 4.5.2 单片机系统程序设计64-68
• 5.总结和展望68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-73

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