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V-I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。

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第 1 章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外发展现状

1.3 主要研究内容和任务

第 2 章 系统总体方案概况

2.1 太阳能电池简介及最大功率点跟踪途径

2.2 DC/DC 变换器简介

2.3 铅酸蓄电池工作原理及其充电方式

第 3 章 基于软开关技术的 SEPIC 变换器设计

3.1 软开关技术简介

3.2 零电流准谐振 SEPIC 变换器的设计

3.3 零电压准谐振 SEPIC 变换器的设计

3.4 仿真模型及其效率分析

第 4 章 光伏发电系统硬件设计

4.1 系统的原理框图

4.2 控制采集模块

4.3 带软开关的 SEPIC 变换器电路

4.4 蓄电池充电电路设计

第 5 章 光伏发电系统软件设计

5.1 系统总体软件设计

5.2 占空比微增法程序设计

5.3 蓄电池充电程序设计

5.4 液晶显示程序设计

第 6 章 总结与展望

6.1 总结

6.2 论文展望

参考文献

附 录 1

附 录 2

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况