基于太阳能电动车充电控制系统的研究

【摘要】：在当代科技的飞速发展中,节能与环保是全球进步的两大主题。太阳能电动车把电动车技术、太阳能技术和其它高科技结合在一起,在新能源利用和减少环境污染方面揭示了人类与自然应有的和谐关系。在驱动技术趋于成熟的电动车领域中,能源控制与转换技术成为制约电动车发展与应用的关键技术。能源是电动车的血液,太阳能电动车的能源部分则为太阳能电池。目前,很多研究机构竞相研制开发高效太阳能电池板,但受材料、设备等条件的制约使转换效率很难有大幅度提高。太阳能电动车在行驶过程中周围环境的不断变化导致了光强或温度变化,因此,太阳能电池板的输出功率也就随之变化。对其进行最大功率点跟踪(MPPT)控制,快速、准确的跟踪最大功率点(MPP),可以使系统从外界最大限度地汲取能量,这对于太阳能电动车的推广与应用具有非常重要的意义。 太阳能电动车的能量系统为太阳能电池阵列和蓄电池组的复合系统,在太阳能电动车的研究中,蓄电池作为整个系统的储能装置,它是一个非常重要的核心部件。一方面它储存太阳能电池输出的电能,另一方面它又为负载供电。因此有必要对蓄电池进行合理的管理来延长其使用寿命。 本文主要对太阳能电动车的充电控制系统进行研究,包括太阳能电池最大功率跟踪,辅助电源整流以及蓄电池充电等方面的内容。 首先分析了太阳能电池的结构、组成、效率以及电池的输出电压,电流和功率特性进行了一些研究。通过对比分析目前对太阳能电池进行最大功率跟踪的各种方法,针对P-V特性,以现代控制理论为脉络,提出滑模变结构控制算法,实时跟踪太阳能最大功率。并在此基础上进行了仿真,结果表明,该控制算法可以有效地找到太阳能最大功率点。 其次,本文在辅助电源整流部分采用了功率因数校正(PFC)技术,以此来消除整流器件所产生的电流谐波对供电电网的影响。 再次,从充电控制方面,本文对蓄电池特性,工作原理及充电方法进行了深入研究,结合其在太阳能发电系统中的应用提出了适合本课题的充电方法。 最后,在仿真的基础上,构建了基于单片机实现的太阳能电动车充电控制系统的实验电路,对太阳能最大功率跟踪及蓄电池充电效果进行了验证。实验结果表明,系统能够有效的判断蓄电池的充电状态,并采取相应的充电方式,同时能够实时实现对太阳能的最大功率跟踪。 【关键词】：太阳能电池 最大功率跟踪 滑模变结构控制 功率因数校正 蓄电池
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TM910.6
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• CONTENTS9-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 课题研究的背景和意义11
• 1.2 太阳能电动车的发展概况11-12
• 1.3 太阳能电动车技术发展12-13
• 1.4 课题研究的主要内容13-15
• 第二章 太阳能电池和最大功率跟踪技术15-35
• 2.1 太阳能电池15-19
• 2.1.1 太阳能电池的工作原理15-16
• 2.1.2 太阳能电池的等效电路16-17
• 2.1.3 太阳能电池的特性曲线17-19
• 2.2 最大功率跟踪控制技术的研究19-26
• 2.2.1 最大功率跟踪控制的理论基础19-20
• 2.2.2 最大功率跟踪控制算法20-26
• 2.3 滑模变结构控制26-34
• 2.3.1 滑模变结构控制的基本原理26
• 2.3.2 基于变结构理论的DC-DC变换器建模26-28
• 2.3.3 滑模变结构控制器的设计28-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 PFC技术在系统中的应用35-45
• 3.1 功率因数的基本概念35-36
• 3.2 AC／DC电路输入电流的波形畸变和谐波含量36-38
• 3.3 有源功率因数校正技术38-44
• 3.3.1 APFC控制方法的选择38-39
• 3.3.2 单相Buck型PFC电路控制策略39-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第四章 蓄电池充电技术45-57
• 4.1 蓄电池的电特性45-49
• 4.2 蓄电池的寿命及其影响因素49-51
• 4.3 蓄电池充电技术51-56
• 4.3.1 一般蓄电池充电控制方法51-55
• 4.3.2 本系统中采用充电控制策略55-56
• 4.3.3 本系统中采用充电控制方法56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 系统总体设计57-69
• 5.1 系统总体简介57-58
• 5.2 系统电路设计58-65
• 5.2.1 控制电路设计58-62
• 5.2.2 BUCK电路设计62-65
• 5.3 系统软件设计65-68
• 5.3.1 系统总体软件结构65-66
• 5.3.2 最大功率跟踪程序设计66-67
• 5.3.3 充电控制程序设计67-68
• 5.4 本章小结68-69
• 第六章 实验结果及分析69-77
• 6.1 最大功率跟踪实验69-73
• 6.1.1 实验电路69-70
• 6.1.2 实验结果及分析70-73
• 6.2 蓄电池充电实验73-76
• 6.2.1 实验电路73-74
• 6.2.2 实验结果及分析74-76
• 6.3 本章小结76-77
• 结论77-79
• 参考文献79-82
• 攻读硕士期间发表的论文82-83
• 独创性声明83-84
• 致谢84

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于MPPT的智能太阳能充电系统研究    卢琳;殳国华;张仕文;

灌区农田输配水渠道流量实时监测系统研究    袁聆钊;王全九;马娟娟;

基于AVR单片机的太阳能电动车光伏控制系统研究    洪波林

蓄电池防盗加密系统设计    李志鹏

太阳能无线数据采集系统设计与研究    吴炎彪

电动自行车的太阳能充电装置研究    王晓磊

小型光伏发电逆变器控制方法研究    王娇

独立式太阳能半导体照明系统的研究与设计    马磊

太阳能半导体照明系统的研究    李荣

太阳能割草机总体及动力能源系统设计与控制技术研究    李章春

太阳能电动车电池管理系统研究    张明

光伏能量转换逆变电源技术研究    孙士华

DC/DC变换器的滑模变结构控制    杨志洵,侯振程,于相旭

21世纪太阳能发电的展望    杨金焕,陈中华

太阳能赛车峰值功率跟踪器的设计    梁伟铭,韩晓东,谢起成

Boost-Buck型DC/DC变换器的滑模控制    张兴,鞠建永,张崇巍

基于变结构理论的DC-DC功率变换器建模    杨苹,吴捷,刘明建

电动车和太阳能汽车的发展前景    冬青 ,阳君

太阳能电池研究进展    梁宗存,沈辉,李戬洪

发展太阳能光伏发电的意义及前景    宁铎,高继春

太阳能电动车最大功率点跟踪器的设计    赵剑飞,曹秉刚,康龙云,张政

基于模糊滑模控制器的PMSM伺服系统    杨玉东;刘保连;

单调控制理论研究综述    丁桂艳;何希勤;

太阳能半导体照明系统控制器的研究与设计    马磊;刘德明;黄黎蓉;文锋;

非线性不确定系统的变结构控制    唐超颖,沈春林

某型导弹滑模观测器设计    宋建梅

水下自导武器导引律研究    刘宇;原建平;侯朝焕;

无人机倾斜转弯非线性飞行控制系统设计    杨俊鹏;祝小平;

陀螺稳定平台的滑膜变结构控制实验研究    姚兆;刘杰;李允公;衣英刚;高飞;

直流电动舵机的离散模糊变结构控制    夏嵩;李擎;

基于滑模控制的高超声速飞行器的轨迹控制    薛丽;管萍;刘小河;

太阳能光伏阵列的温度与红外特性分析    王培珍;

基于自适应“反步”法的火电厂单元机组协调控制    王印松;田瑞丽;吕丽霞;

无轴承异步电机径向悬浮力的微分几何变结构解耦控制    董磊;刘贤兴;孙宇新;

基于模糊的电气伺服系统等效滑模变结构控制    杨林;樊立萍;

基于观测器的时变时滞离散系统的变结构控制    刘现明;高存臣;

DC-DC变换器的自适应离散滑模控制    于亚洲;

基于Runge-Kutta法的连续变结构系统计算机仿真    黄凯;吴汉松;陈少昌;

丘陵山区太阳能利用现状和发展趋势    王海军;祝诗平;

酰腙类卟啉及其配合物在染料敏化太阳能电池中的应用    曹靖;陈立伟;邓文婷;宋雪艳;杨云霞;胡东成;刘家成;

基于非线性系统高阶滑模的变结构控制    胡跃明;晁红敏;

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

基于直接横摆力矩控制的车辆稳定性研究    刘翔宇

Buck型逆变器高阶系统布尔型滑模控制及反馈线性化最优控制研究    陈江辉

基于反推技术的永磁直线同步电机控制策略研究    关丽荣

交通流的非线性分析、预测和控制    张勇

太阳能电动车关键技术研究    李春芳

微网多目标优化运行及控制策略研究    崔明勇

小型车载稳定平台控制方法研究    陈爱武

几类不确定系统的滑模变结构控制    陈文轶

卫星编队飞行动力学建模与控制技术研究    高有涛

平面二级倒立摆的控制策略研究    张蛟龙

迟滞系统的滑模变结构控制算法研究    何凤平

不确定混沌系统同步方法的研究    许红珍

近水面作业的机器人综合减摇机理研究    张杰

二级倒立摆控制方法研究    姜辉

基于递推的船舶航向鲁棒控制器设计    翟欢欢

基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器研究    朱志伟

永磁同步电机交流伺服系统的反推控制研究    姚琳琳

变结构控制在阵列式磁集成电压调整模块中的应用研究    成杰

三轮全向移动机器人运动控制研究    谢志诚

太阳能光伏发电    崔容强;喜文华;魏一康;张兰英;

国内外光伏发电的新进展    昌金铭;

GPRS通信技术在水情自动测报系统中的应用    王德君;任丽荣;郭勇;马传波;

高亮度发光二极管及其在照明领域中的应用    宋贤杰,屠其非,周伟,周太明

最大功率跟踪的光伏并网逆变器研究    杨海柱,金新民

基于电磁式流量传感技术的河道智能测流系统    刘中礼;夏薇;王亨;

混合动力电动汽车技术发展与现状    何洪文,祝嘉光,李剑

基于光耦HCPL316J的大功率IGBT驱动电路研究    王占扩;樊生文;李正熙;王鹏;

太阳能电池研究和发展现状    毛爱华

电动车用铅蓄电池的快速充电    桂长清

    华凌

    张林　戴辰波

光伏水泵系统及其控制的研究    苏建徽

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

采用神经网络预测和变结构模糊控制的铅酸蓄电池最优充电技术研究    李敬兆

独立光伏系统中蓄电池管理的研究    欧阳名三

智能割草机器人全区域覆盖运行的控制和动力学特性研究    祖莉

混合电动汽车的智能控制方法研究    毛六平

明渠自动量水系统的研究与应用    王晓杰

一种针对铅酸蓄电池的新型智能三阶段充电系统的设计与实现    廖金华

蓄电池智能管理系统    罗光毅

单体电动车蓄电池管理系统    叶尊忠

太阳能电动车电子电气设备研究及动力性分析    徐顺余

基于AVR单片机的电动自行车控制系统研究    骆骄

多支路并网型光伏发电最大功率跟踪器的研究    陈兴峰

光伏发电用DC/DC变换器的研究    汪令祥

光伏发电的最大功率跟踪研究    曹倩茹

PWM光伏逆变电源DC-DC电路及最大功率点跟踪技术的研究    周廷

面向水产养殖无线传感器网络的绿色供能技术研究    陈明;卜涛;

基于MEMS加速度计的管道位移检测系统设计    靳振宇;吴建德;范玉刚;黄国勇;王晓东;

自动高效太阳能最大功率跟踪系统的研究    吴文昭;吴志刚;王韬;

太阳能发电技术与应用 第三讲:最大功率点跟踪技术    王健强;

多电池组太阳能光伏电源系统的设计与应用    吴波;盛戈皞;曾奕;江秀臣;

基于Fibonacci算法的最大功率追踪法研究    陈照章;张新亮;王秦伟;

后备式光伏发电系统的研究与设计    宋婷;

独立光伏系统中太阳能充电器的研究    孙超;郭勇;陈新;

光伏系统中最大功率点跟踪方法的研究    郭勇;孙超;陈新;

基于电压直接控制的光伏系统最大功率点跟踪策略    程军;王智灵;陈宗海;

太阳能LED照明系统的研究与设计    周婷婷

基于无线网络的太阳能智能照明集控系统    汪明健

500W光伏并网逆变器的设计    朱铭炼

基于二分变步长跟踪法的独立式光伏系统的仿真研究    侯建富

电动自行车的太阳能充电装置研究    王晓磊

蓝光LED用发光微晶玻璃的研制    姜斌

独立运行的光伏系统的研究    孙超

单相光伏并网系统的研究    朱配清

基于MPPT的直流斩波控制电路    王猛

太阳能光伏照明系统充放电性能检测装置设计    郝春成

非晶硅太阳能电池研究现状    吴建荣,杜丕一,韩高荣,寿瑾晖,张溪文,朱懿

准谐振及PWM型变流器开关工作波形平均建模法    高潮，邱关源

DC/DC变换器的滑模变结构控制    杨志洵,侯振程,于相旭

开关变换器的时变滑模控制方法研究    周宇飞,丘水生,伍言真

DC/DC开关变换器滑模变结构控制的新方案    伍言真,丘水生,陈艳峰

直流电－直流电开关变流器的统一建模方法    高潮，邱关源

一种统一的准谐振开关变换器的等效电路分析法──高频网络平均法    林波涛，丘水生

敏化TiO_2纳米晶太阳能电池    吕笑梅,方靖淮,陆祖宏

一种新型太阳电池的设计    陈哲艮,金步平

纳米晶体化学太阳电池的研究    戴松元,王孔嘉,邬钦崇,王瑜

太阳能电池充电转换模块    邓孝祥;姜华;

Renesas发布最小尺寸封装锂离子电池充电控制IC    

压力模块在氢镍电池充电控制中的应用    焦萌;罗萍;靳增会;李会娟;郝永辉;

简易太阳能手机充电器的设计    田锦明;邵长杰;刘鹏飞;

氢镍蓄电池寿命影响分析及在轨充电控制技术研究    杜红;刘震;曹俊;崔波;

一种新颖的应用于光伏发电系统中超级电容器的充电控制方案    涂焕雨;苑照军;李英奎;

基于HGA的模糊神经控制充电器设计与实现    张玉杰;周博;

基于模糊控制的军用铅酸蓄电池充电控制技术    杨亚丽;马晓军;曾凡果;袁文涛;

空间用氢镍电池技术的最新发展概况(Ⅰ)    鲁文东;张海昌;李金章;

电解电容充电控制电路分析和应用    宋德超;庞伟;

一种新颖的锂离子电池充电控制芯片MAX745EAP的原理及应用    邵宗良;

150W智能型充电控制/逆变一体化光伏电源    王德林;王斯成;叶东嵘;

新型高性能锂电池充电器的设计方案    黎朝顺;

镍镉电池的通用智能充电控制技术研究    胡仁法;浣上;

洁净能源发电装置的研究与设计    高金波;刘畅;

具有MPPT功能的太阳能充电器研究    孙超;郭勇;陈新;高华丽;

基于80C196KC单片机的工务宿营车接触网供电电源控制系统    马世宏;

太阳能光伏发电户用系统的设计    黄钉劲;朱运周;马彦武;

大功率光伏逆变电源系统的研究    郑诗程;苏建徽;余世杰;沈玉梁;

非逆变光伏系统在住宅公共照明的应用    张骞;孙鹏飞;韩慧锋;

笔记本电脑电源控制和充电控制集成电路资料（六）    

笔记本电脑电源控制和充电控制集成电路资料（四）    赵理科

电池充电解决方案及IC介绍    卢庆儒

笔记本电脑电源控制和充电控制集成电路资料（五）    赵理科

太阳能路灯控制器电路2例    青海 张晓光 刘松森

步步高F17型便携式VCD机原理分析（下）    

笔记本电脑电源控制和充电控制集成电路资料（一）    

笔记本电脑电源控制和充电控制集成电路资料（二）    赵理科

摩托罗拉T2688手机原理与维修（一）（未完待续）    深圳 天音

铅酸蓄电池快速充电控制器BQ2031    四川 遥远

压电多方向振动能量收集结构及其充电控制方法研究    朱莉娅

用于现代电源系统的若干关键控制芯片研究与设计    章丹艳

智能独立光伏充电控制系统的研究    侯圣栋

军用光电仪器通用智能充电机研究    胡仁法

基于储能技术的光伏发电系统最大功率点跟踪控制研究    李楠

智能分布式嵌入式串联电池组快速均衡充放电控制系统    姜智华

高功率脉冲电源自动控制系统体系结构设计    薛刚

锂离子电池组智能管理系统研究    赵庆川

大容量蓄电池智能高效充电控制技术的研究    何维

基于CAN总线的锂电池充电器控制系统研究    杨琳

具有USB电源管理器的锂离子电池充电器    尤勇

基于ARM的光伏发电系统研究    岳艳伟