小功率太阳能控制器的研究

摘要

太阳能由于它资源丰富，无污染受到了人们的青睐。但太阳能电池的成本偏高，原料也极为有限。此外，太阳能的利用率处于极低的阶段，只有10％左右。提高太阳能这一丰富资源的利用率，需要对太阳能最大功率点进行跟踪。
　　对于中小功率用户来说，独立光伏发电系统基本上就能够满足其正常生活需要。一般来说，太阳能发电系统由光伏阵列，蓄电池和太阳能控制器组成。控制器的作用就是调节和稳定电压实现最大功率跟踪功能，控制蓄电池防止过充电和过放电维持系统平衡。
　　本文介绍了光伏发电系统的基本组成，阐述了太阳能电池的工作特性及原理。为了更好地研究太阳能的性能，本文结合物理参数和实际工作参数，对太阳能电池进行了建模及仿真。通过仿真证明，模型和太阳能电池理论数据相符合。通过对太阳能电池输出特性的分析，给出了最大功率点跟踪的概念，同时介绍了几种常用的算法，并最终确定了自寻优和非自寻优相结合的跟踪算法。在此基础上，利用MATLAB软件的仿真功能，结合主电路的拓扑结构，对最大功率点跟踪算法进行了仿真，验证了算法的快速响应和稳定性。本系统设计的控制器结合MPPT技术能够有效地控制蓄电池的充、放电，避免蓄电池在应用中出现的过充、过放现象，最大程度地储存光伏电池所产生的电能。
　　本系统采用DC-DC变换器拓扑结构，通过对各种变换电路的优缺点进行分析总结，选用TMS320F2812DSP芯片作为控制器对系统最大功率点跟踪和蓄电池进行控制，使用IGBT器件并采用BUCK控制电路作为独立发电系统的主电路拓扑结构。同时完成了软件流程的设计，来实现控制器的功能。

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第一章绪论

1 .1光伏发电背景及意义

1 .2光伏产业国内外研究现状及发展趋势

1 .3本课题的研究内容与意义

第二章光伏发电系统的基本理论

2 .1光伏发电的基本原理

2 .2光伏电池的输出特性及影响因素

2 .3光伏发电系统的组成

2 .4本章小结

第三章光伏最大跟踪系统算法研究及实现

3 .1光伏最大功率跟踪的原理

3 .2光伏最大功率跟踪算法

3 .3本文所采用的最大功率跟踪算法

3 .4本章小结

第四章光伏发电系统的充放电控制系统

4 .1蓄电池的工作原理及特性参数

4 .2蓄电池充电技术

4 .3本系统的控制策略

4 .4 本章小结

第五章太阳能独立光伏发电控制系统设计

5 .1拓扑结构的设计

5 .2硬件电路设计

5 .3采样检测电路设计

5.4 A /D 转换器输入电路设计

5 .5辅助电源电路设计

5 .6光电隔离驱动电路设计

5 .7 与 P C 机串行通讯的实现

5 .8软件设计

5 .9本章小结

第六章系统仿真结果及数据

6 .1系统的仿真

6 .2蓄电池实验结果及分析

6 .3本章小结

第七章全文总结与展望

7 .1全文总结

7 .2未来工作展望

硕士期间发表论文

致谢

参考文献