独立光伏系统中充电控制器的研究与设计

摘要

随着经济的发展，能源危机问题越来越引起人们的关注。太阳能作为一种清洁无污染，可持续的再生能源也渐渐地进入人们的眼界。目前太阳能应用较为重要的形式之一就是独立光伏发电系统，在独立光伏发电系统中，储能设备能否安全、稳定和高效的进行储能是整个独立光伏系统最大的问题。本文研究并设计了一个基于ATmega128单片机高性能充电控制器，实现控制器稳定和较为快速的充电。
　　由于光伏电池的输出电压会随着光照强度和温度的变化而变化，需要对光伏电池的输出电压进行稳压并进行储能才能给负载进行供电。目前市场上大多数独立光伏系统的充电控制器缺乏对蓄电池的保护，容易影响蓄电池使用寿命，进而影响整个独立光伏系统的寿命。
　　首先本文在传统充电方法研究的基础上，对原有的充电法进行改进，设计了一种改进型脉冲充电法，并将该方法与脉冲充电法进行比较来验证充电法的可行性和系统的充电策略。然后设计了充电硬件电路，主要是稳压电路和脉冲电路，计算所需要的元器件的参数并通过Proteus仿真软件对设计的电路进行仿真和结果分析。此外，完成充电控制器其他辅助电路的设计和整个充电控制器的控制软件流程设计。最后对设计的充电控制器进行实验测试，通过数据分析得出该充电控制器具有较好的充电效果。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 概述

1．2 我国太阳能的资源状况

1．3 太阳能充电器存在的问题

1．4 国内外光伏产业现状

1．5 课题研究内容及章节安排

第2章 独立光伏应用系统

2．1 独立光伏应用系统结构

2．2 太阳能光伏电池

2．2．1 光伏电池的特性

2．2．2 光伏电池的数学模型

2．3 充电控制器

2．4 蓄电池

2．4．1 蓄电池的分类

2．4．2 铅酸蓄电池工作原理

2．4．3 影响蓄电池寿命的几个重要因素

2．5 本章小结

第3章 充电控制方法的研究与设计

3．1 蓄电池充电特性

3．2 蓄电池可接受充电电流

3．3 充电电流接受比定律

3．4 蓄电池极化现象

3．4．1 极化现象的概念

3．4．2 极化现象的分类

3．4．3 极化现象对蓄电池充电的影响

3．4．4 去极化的原则和方法

3．5 传统充电方法

3．5．1 恒流充电法

3．5．2 恒压充电法

3．5．3 阶段充电法

3．5．4 脉冲充电法

3．6 充电策略的设计

3．6．1 改进型脉冲充电法

3．6．2 充电策略的设计

3．7 本章小结

第4章 改进型脉冲充电电路的研究与设计

4．1 斩波电路

4．1．1 斩波电路特性

4．1．2 直流斩波器分类

4．2 稳压电路

4．2．1 Buck电路原理

4．2．2 Buck电路参数设计

4．2．3 Buck电路仿真调试

4．3 脉冲产生电路

4．4 本章小结

第5章 充电控制器关键电路设计

5．1 电源电路

5．1．1 电源转换芯片简介

5．1．2 供电模块设计

5．2 主控芯片电路

5．2．1 ATmega128单片机特点

5．2．2 主控芯片电路

5．3 充电电路

5．4 检测电路

5．4．1 电压检测电路

5．4．2 温度检测电路

5．5 按键模块

5．6 显示电路

5．7 本章小结

第6章 充电控制系统程序设计

6．1 软件开发平台介绍

6．2 系统总体软件设计

6．3 确定充电方式子程序

6．4 充电法切换子程序

6．5 判断蓄电池充满子程序

6．6 过放保护子程序

6．7 本章小结

第7章 充电控制器调试与实验数据分析

7．1 稳压电源充电电路调试实验

7．2 恒压脉冲充电方式试验

7．3 本章小结

第8章 总结与展望

8．1 总结

8．2 今后工作展望

参考文献

致谢