基于最大功率點跟蹤控制算法的光伏充電系統(tǒng)設(shè)計及開發(fā).pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，人類對于能源的需求越來越大。而以煤、石油為代表的化石能源儲量有限，在可預(yù)見的未來即將用盡，且隨著人們對于居住環(huán)境的要求日益提高，傳統(tǒng)的化石能源對于環(huán)境的嚴(yán)重污染也是越來越不被認(rèn)可。因此開發(fā)一些可持續(xù)的綠色能源意義重大，太陽能作為一種可持續(xù)利用的清潔綠色能源，是傳統(tǒng)化石能源非常好的的替代能源。太陽能因其分布極其廣泛，儲量十分巨大，已經(jīng)引起了世界各國的重視，并投入了大量的資金和人力來開發(fā)太陽能利用技術(shù)，其中以光伏發(fā)

2、電技術(shù)為研究重點。光伏發(fā)電作為一種環(huán)境友好并能有效提高生活標(biāo)準(zhǔn)的新型發(fā)電方式，擁有發(fā)電規(guī)模大小隨意、建設(shè)時間較短、維護(hù)簡單、零排放無污染等諸多優(yōu)點，得到了各國政府的大力支持，并在全球范圍內(nèi)得到快速推廣。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏充電控制器是重要的組成部分，已成為目前光伏研究的熱點之一。
　　光伏電池輸出受到光照條件和環(huán)境溫度的影響，具有非常復(fù)雜的非線性。故在光伏發(fā)電的過程中，需要控制器來追蹤其最大功率輸出點，提高光伏電池的充電效率，降

3、低發(fā)電成本。本文設(shè)計了一款基于STM32的光伏充電控制器，帶有最大功率點追蹤功能，同時為了符合蓄電池的充電特性，采用了智能化充電方式，延長蓄電池的使用壽命。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1.研究了光伏充電控制器以及蓄電池充電算法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢，并分析了光伏電池的等效電路，建立了數(shù)學(xué)模型，在MATLAB中Simulink的平臺上進(jìn)行建模仿真，分析了光伏電池的輸出特性和光照強(qiáng)度、溫度等因素之間的關(guān)系。
　　2.對光

4、伏充電控制器的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進(jìn)行了總體功能設(shè)計，分別闡述了硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，分析了幾種MPPT常見的算法，并在擾動觀察法的基礎(chǔ)上提出了一種基于變步長的改進(jìn)型的擾動觀察法。同時，在整個充電環(huán)節(jié)，設(shè)計了基于四階段的智能充電算法，其充電過程分為預(yù)充電、最大功率充電、過充電以及浮充電四個階段。
　　3.對光伏充電控制器的硬件設(shè)計部分進(jìn)行了詳細(xì)介紹，分析了主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及主要元器件的選型，對電源電路、MOS管驅(qū)動電路

5、、電壓電流采樣電路、保護(hù)電路等，均作了詳細(xì)介紹。
　　4.對光伏充電控制器的軟件設(shè)計部分進(jìn)行了詳細(xì)介紹，主要分為上下位機(jī)兩部分進(jìn)行了介紹，下位機(jī)軟件部分是基于STM32開發(fā)的控制程序，包括充電控制程序，電壓電流采樣程序、基于改進(jìn)型的擾動觀察法實現(xiàn)程序、PID控制程序、GPU串口屏顯示程序等；上位機(jī)軟件是基于C＃開發(fā)的數(shù)據(jù)采集程序，主要是在樣機(jī)調(diào)試的過程中收集一些相關(guān)參數(shù)，與下位機(jī)通過串口實現(xiàn)通訊。
　　最后，基于STM32設(shè)