基于MPPT的光伏系统充电控制器的研究

【摘要】光伏系统充电控制器将太阳能电池输出的电能储存到蓄电池中,是太阳能电池与蓄电池连接的枢纽。如何提高充电效率是光伏系统的一项关键技术,传统的蓄电池充电技术无法追踪到太阳能电池的最大功率点,造成能量损失,利用效率较低。本文对最大功率点跟踪技术进行了深入的研究,设计了一款基于MPPT的光伏系统充电控制器,提高能源的利用率。本文首先分析了太阳能电池的输出特性,对最大功率点跟踪技术的控制原理及方法进行了研究,为了克服传统MPPT追踪速度慢、精度低、抗干扰能力差和输出效率低等缺点,通过对理想状况下太阳能电池输出特性的分析与仿真,找到了适用于小型光伏系统的MPPT控制策略。为了减小光伏系统的输出振荡,将人工免疫理论应与模糊MPPT算法相结合形成免疫模糊MPPT算法。同时结合对铅酸蓄电池三阶段动态模型的分析,对铅酸蓄电池的充电算法进行了深入的研究和探索,采用合理的控制策略,既充分利用了太阳能电池的输出能量,又与铅酸蓄电池的理想的充电曲线相符合。其次对光伏系统充电控制器进行了硬件及软件设计。硬件方面,采用STM8S单片机作为控制器,选择Buck电路作为DC/DC变换拓扑,改变太阳能电池的负载特性,使其输出最大功率,并对检测电路、充电电路等进行了设计。软件方面,利用C语言编写了相应的控制程序和算法,完成了铅酸蓄电池充电模块及保护模块的软件设计,通过调整PWM的占空比进行最大功率跟踪,同时实现了蓄电池的分阶段充电算法。最后通过对算法的仿真验证以及电路的测试,搭建了硬件实验平台并实现了软件设计的功能,实验结果表明本文设计的光伏系统充电控制器能快速稳定地追踪太阳能电池的最大功率点,并且根据铅酸蓄电池的电压状态采取相应的充电方式,充电控制器各个模块可以正常工作,满足设计需求。
【作者】董婧；
【导师】高嵩；
【作者基本信息】西安工业大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】光伏系统；最大功率跟踪控制；铅酸蓄电池；三阶段充电控制算法；

【参考文献】
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