基于太阳能发电技术的交通警示照明系统的研究

摘要

本文从全球能源危机问题的分析入手,论述了可再生能源特别是太阳能利用在人类能源结构中愈来愈重要的战略地位.详细分析了太阳能光伏电池阵列的数学模型、简化模型,运用Matlab仿真工具建立了M函数模型和Simulink仿真模型,并利用得到的模型对光伏电池阵列的输出特性进行了研究.该仿真模型能够完全模拟光伏电池阵列在任意环境温度、太阳辐射强度下的输出特性,能够代替实际光伏阵列完成各种光伏实验. 分析了光伏发电系统最大功率点跟踪(MPPT)的原理, Boost变换器的工作原理和阻抗变换特性及其在光伏发电系统最大功率点跟踪中的应用.利用建立的Simulink仿真模型对Boost变换器应用于MPPT进行了仿真研究,验证了调整占空比达到光伏电池阵列最大功率输出的目的.并对阻抗匹配问题进行了研究,给出了Boost变换器应用于最大功率点跟踪系统的阻抗匹配范围.对目前实现光伏发电系统最大功率跟踪的一些控制方法进行了对比分析和研究,设计了适用于89C52单片机的太阳能电池MPPT的模糊控制算法. 提出了一种用单片机控制的,以Boost变换器为核心,以镍一氢蓄电池和高亮度LED为负载的MPPT系统.设计了相应的检测、控制和保护功能电路.在实际应用中具有良好的应用前景.如何减小MPPT系统的体积,提高MPPT系统的效率将是今后深入研究的方向.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文使用授权声明

1.前言

1.1课题背景及意义

1.2国内外太阳能光伏发电现状

1.2.1国外光伏发电历史及现状

1.2.2国内光伏发电历史及现状

1.2.3中国和世界光伏产业成本数据及展望

1.3课题的意义及研究内容

1.3.1课题的意义

1.3.2课题研究的内容

2.太阳能电池特性研究

2.1太阳能电池的发展历史

2.2太阳能电池的工作原理和分类

2.3太阳能电池数学模型

2.3.1理论数学模型

2.3.2简化数学模型

2.4太阳能电池仿真模型

2.4.1 M函数仿真模型

2.4.2 SIMULINK仿真模型

3.基于AT89C52的光伏系统最大功率点跟踪模糊控制算法的研究

3.1最大功率点跟踪(MPPT)原理

3.2 DC/DC变换器实现MPPT的原理

3.2.1 Boost变换器

3.2.2 Boost变换器实现MPPT原理

3.2.3 Boost变换器实现MPPT阻抗匹配问题

3.3实现MPPT的方法

3.3.1恒压跟踪(CVT)

3.3.2扰动观察法

3.3.3电导增量法

3.3.4模糊逻辑控制方法

3.4单片机模糊控制MPPT算法的实现

3.4.1输入变量的模糊化

3.4.2模糊规则推理

3.4.3输出量的反模糊化

3.5模糊控制系统仿真

3.5.1基于模糊逻辑工具箱的控制器设计

3.5.2仿真分析

4.基于AT89C52的系统设计

4.1整体结构设计

4.2检测与保护硬件系统设计

4.2.1电流检测

4.2.2电压检测

4.2.3过温保护

4.2.4光敏检测

4.3充放电电路的设计

4.3.1镍氢充电电池基本工作原理和特点

4.3.2镍氢充电电池充电

4.4 LED驱动电路设计

4.5单片机AT89C52系统设计

4.5.1单片机系统硬件设计

4.5.2单片机系统程序设计

5.总结和展望

致谢

参考文献