光伏发电储能电池高效充电与控制技术的研究

【摘要】：随着化石能源储备的迅速减少和环境问题的日益严重，寻求一种绿色环保、可持续利用的新能源迫在眉睫。于是太阳能凭借其清洁、无污染、可重复利用等优点受到全世界各国的青睐，而光伏发电作为太阳能利用的主要形式之一，对其研究具有极其重要的意义。 本文从国际大环境出发，对能源危机和化石燃料燃烧所带来的环境问题做了简要的阐述，进而说明了开发绿色能源的必要性。随后，通过分析太阳能的特点，进一步讨论了光伏发电的重要意义，并总结了国内外目前的发展。 本文对独立光伏发电系统进行了深入研究，详细介绍了系统的结构组成及其各部分的重要性，并通过分析太阳能电池的发电原理和Ⅰ-Ⅴ特性，得出影响太阳能电池输出功率的两个因素，即日照强度和环境温度。为了使太阳能电池板输出最大功率，论文还分析了几种常用的最大功率点跟踪方法，通过分析其各自的优缺点，最终选用占空比微增法。 此外，本文对几种常用的DC/DC变换器进行了简单分析，根据系统要求选用了SEPIC变换器；同时，对铅酸蓄电池的工作原理和充电方法进行了介绍，并通过比较几种不同充电方法的工作特性，选择了三阶段充电法作为铅酸电池的充电策略。 本文重点研究了变换器的开关损耗问题，针对该现象，系统引入了软开关技术，将其应用于SEPIC变换器当中，并对谐振参数的设计进行了推导。通过理论分析和MATLAB/SIMUlink软件仿真两方面的结合，在与未加软开关的SEPIC变换器进行效率比较后，得出软开关技术能够明显提高SEPIC变换器的效率这一结论。文章最后详细介绍了整个系统的软、硬件设计，以及所用到的重要元器件，并对所做工作进行了总结及展望。 【关键词】：光伏发电 SEPIC 变换器 软开关技术 蓄电池充电
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-12
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 国内外发展现状9-10
• 1.2.1 国外发展现状9-10
• 1.2.2 国内发展现状10
• 1.3 主要研究内容和任务10-12
• 第2章 系统总体方案概况12-21
• 2.1 太阳能电池简介及最大功率点跟踪途径12-17
• 2.1.1 太阳能电池简介12-15
• 2.1.2 最大功率点跟踪方法15-17
• 2.2 DC/DC 变换器简介17-19
• 2.3 铅酸蓄电池工作原理及其充电方式19-21
• 2.3.1 铅酸蓄电池工作原理19
• 2.3.2 铅酸蓄电池充电方式19-21
• 第3章 基于软开关技术的 SEPIC 变换器设计21-30
• 3.1 软开关技术简介21-22
• 3.2 零电流准谐振 SEPIC 变换器的设计22-25
• 3.2.1 工作原理概述23-24
• 3.2.2 谐振参数的设计24-25
• 3.3 零电压准谐振 SEPIC 变换器的设计25-27
• 3.3.1 工作原理概述25-26
• 3.3.2 谐振参数的设计26-27
• 3.4 仿真模型及其效率分析27-30
• 第4章 光伏发电系统硬件设计30-38
• 4.1 系统的原理框图30-31
• 4.2 控制采集模块31-34
• 4.2.1 数据采集电路设计31-33
• 4.2.2 液晶模块电路设计33
• 4.2.3 信号处理电路设计33
• 4.2.4 按键电路的设计33-34
• 4.3 带软开关的 SEPIC 变换器电路34-36
• 4.3.1 电流传感器 ACS71234-35
• 4.3.2 限流单信道驱动器 IR212535-36
• 4.4 蓄电池充电电路设计36-38
• 第5章 光伏发电系统软件设计38-55
• 5.1 系统总体软件设计38-39
• 5.2 占空比微增法程序设计39-48
• 5.2.1 CS5460A 的控制命令字和控制寄存器40-46
• 5.2.2 CS5460A 的启动与校准46-48
• 5.3 蓄电池充电程序设计48-52
• 5.3.1 TLC561549-50
• 5.3.2 PID 调节50-52
• 5.4 液晶显示程序设计52-55
• 第6章 总结与展望55-57
• 6.1 总结55
• 6.2 论文展望55-57
• 参考文献57-59
• 附录 159-60
• 附录 260-63
• 致谢63-64
• 攻读硕士学位期间发表论文情况64

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