蓄电池光伏充放电控制器的设计

【摘要】： 能源危机的加剧使得光伏电能的应用越来越受到人们的重视,成为新能源利用的主流之一。对于一个完备的独立光伏直流应用系统,除了光伏电池、蓄电池、负载之外,光伏充放电控制器是不可或缺的。光伏充放电控制器通过监测蓄电池的状态,对蓄电池的充电电压电流加以规定和控制;并按照需求控制光伏电池和蓄电池对负载电能的输出,是整个光伏系统的核心部分。 现有相关资料对光伏充放电控制器的探讨多是以实现某些具体功能为切入点,并没有对光伏充电系统进行建模分析与计算,忽略了光伏充放电控制器性能指标的优化设计问题,可能会造成光伏充放电控制器实际运行状况并不理想。针对这一不足,本文从光伏充放电系统的特点出发,在建立光伏充电系统数学模型的基础上,采用连续时间系统的工程设计方法,对充电回路进行设计,使得光伏充放电系统的性能指标得到改善。在改善光伏充放电系统性能的基础上,再展开各种功能上的开发,力求完成一种性能良好、功能完善的中小功率光伏充放电系统的软硬件设计。 本课题中,首先讨论了光伏充放电系统的特点和结构,对电压电流双闭环充电系统进行了数学建模,然后采用工程设计方法对系统进行了设计,得到了电流调节器和电压调节器的传递函数,并对系统进行了MATLAB仿真,结果与二阶最佳系统吻合。另外,针对光伏电池电压波动对充电系统带来的影响,文中进行深入分析,提出了解决办法。 本文对光伏充放电系统的硬件结构也进行了深入讨论,完成了主要元器件的选型和参数整定,设计了降压型BUCK功率变换回路、MOSFET驱动电路、PWM调制电路、电压电流反馈电路以及电压、电流调节器等主要硬件功能模块。 本课题采用PIC16F877A单片机对系统的工作状态进行综合管理。文中阐述了软件总体设计构架和主要软件功能模块的设计思想。完成了蓄电池充电过充保护、蓄电池过放保护、自动调整充电状态给定、光控负载通断以及设定主要充放电参数等功能的设计。 【关键词】：光伏发电 蓄电池充放电 工程设计法
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM912;TM571
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-12
• 1.1 课题研究的背景及意义9
• 1.2 光伏产业与光伏技术国内外现状9-11
• 1.3 本论文主要研究内容11-12
• 第2章 光伏充放电系统分析12-18
• 2.1 光伏电池阵列特性分析12-13
• 2.2 蓄电池充放电特性分析13-15
• 2.3 光伏充放电控制器的必要性分析15-16
• 2.4 基于DC/DC变换的光伏充放电控制器分析16-18
• 第3章 本论文光伏充电控制系统分析18-36
• 3.1 充电回路DC/DC变换器的选型18-20
• 3.2 充电系统分析20-31
• 3.2.1 充电系统的数学模型20-22
• 3.2.2 充电系统电流环分析22-27
• 3.2.3 充电系统电压环分析27-31
• 3.3 光伏电池电压波动对充电系统的影响分析31-36
• 3.3.1 光伏电池波动对电流环的影响32-34
• 3.3.2 光伏电池波动对电压环的影响34-36
• 第4章 光伏充放电控制器硬件设计36-45
• 4.1 预期技术指标与系统容量设计36-37
• 4.2 电路总体设计方案37-38
• 4.3 功率主回路设计38-40
• 4.4 MOSFET驱动电路设计40-41
• 4.5 电压和电流反馈电路设计41-42
• 4.6 调节器电路设计42-45
• 4.6.1 电流调节器实现42-43
• 4.6.2 电压调节器实现43-45
• 第5章 光伏充放电控制器软件设计45-50
• 5.1 总体软件流程图45-46
• 5.2 白天状态处理子程序46-47
• 5.3 夜晚状态处理子程序47
• 5.4 定时中断处理子程序47-49
• 5.5 程序优化及抗干扰设计49-50
• 第6章 总结与展望50-52
• 6.1 全文工作总结50-51
• 6.2 未来工作展望51-52
• 参考文献52-54
• 致谢54-55
• 在攻读研究生期间发表的学术论文55

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