基于MPPT算法的光伏电动三轮车充电控制系统的研究

摘要

节能减排是人类急需解决的主要问题。具有节能减排效果的光伏电动三轮车用途广泛。本文为电动三轮车设计了一套基于TMS320F28335的数字光伏充电控制系统，系统搭载2块48V/20AH的磷酸铁锂电池，可轮流利用光伏电池为其充电。
　　绪论主要介绍光伏电动三轮车充电技术现状和趋势，说明研究背景、内容和意义；第二章介绍双相交错并联Boost升压和传统单相Boost升压两种电路的工作特性及原理；第三章利用PSIM软件对两种电路进行光伏电池MPPT（最大功率点跟踪）P&O（扰动观察）算法的仿真；第四章介绍硬件及软件设计；第五章对样机进行测试；最后进行总结和展望。
　　对锂电池恒流充电阶段光伏电池MPPT P&O算法仿真表明：在相同扰动步长下，双相交错并联Boost升压电路具有较低的光伏电池输出电流纹波及输出功率振荡。设计了双相交错并联Boost升压电路，对锂电池恒压限流充电算法进行了Simulink仿真，表明设计的双闭环系统具有较快的输出响应速度。实验室测试表明：恒压限流充电算法下，所设计的双相交错并联Boost升压电路具有更好的输出特性。
　　将设计的双相交错并联Boost升压电路安装在光伏电动三轮车上进行锂电池充电测试。户外测试表明：尽管太阳辐射度变化较大，但在恒流充电阶段，光伏电池板始终工作在35V左右的最大功率点电压处。正常负载范围以上，充电效率达到95％以上。
　　研究结果表明，双相交错并联Boost升压充电器（尺寸10.0cm×8.0cm×2.9cm）较传统单相Boost升压充电器（尺寸12.0cm×10.0cm×3.4cm）具有较大功率密度，能够减小输入电流纹波，减小了光伏电池板MPPT P&O算法功率振荡的问题，且能够长时间对锂电池进行充电。

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1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 光伏电动三轮车充电技术发展

1.3 本文的选题意义及主要研究内容

2 传统单相Boost升压与双相交错并联Boost升压电路研究

2.1 传统单相Boost升压电路研究

2.2 双相交错并联Boost升压电路研究

2.3 功率电路损耗分析

2.4 本章小结

3 光伏电池板输出特性分析及系统方案可行性分析

3.1 光伏电池输出特性分析

3.2 光伏电动三轮车充电系统方案可行性分析

3.3 本章小结

4 光伏电动三轮车充电控制系统硬件与软件设计

4.1 系统总体设计方案

4.2 系统硬件电路设计

4.3 软件控制流程

4.4 本章小结

5 光伏电动三轮车充电控制系统测试

5.1 实验室测试

5.2 户外测试

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

附录1 装有太阳能光伏电池板的电动三轮车及锂电池组

附录2 DSP控制器及双相交错并联Boost升压电路实物图

附录3 传统单相Boost升压电路实物图

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