太陽能電動自行車混合供電系統(tǒng)的研究.pdf

1、近年來能源危機與環(huán)境污染問題凸顯,已成為亟待解決不可逃避的課題。人們將目光投射到了無污染的可再生能源上,其中太陽能具有儲量豐富、使用安全、開發(fā)清潔、就地取材的特點備受矚目。太陽能光伏供電作為綠色新能源供電方式,得到了越來越多的應(yīng)用。
　　電動自行車以其輕便、快捷、經(jīng)濟、環(huán)保等特點,贏得了眾多消費者,成為國內(nèi)流行的交通工具。但其電源(即蓄電池)在使用過程中依然存在污染、充電不便、半路斷電等問題。
　　本課題將電動自行車技術(shù)與太

2、陽能光伏發(fā)電技術(shù)相結(jié)合設(shè)計了太陽能電動自行車,可以在陽光下隨時為蓄電池充電,有效克服了現(xiàn)有電動自行車充電時間長、頻次高,續(xù)行里程短的不足,進一步提高了電動自行車的環(huán)保性。
　　論文主要完成了以下幾個方面的工作:
　　(1)針對電動自行車的功率要求,本課題選用最大輸出功率為300W的太陽能電池作為供電電源。對太陽能電池進行了建模以了解其輸出特性。對傳統(tǒng)最大功率點跟蹤(MPPT)控制方法進行比較和分析,提出了一種將固定電壓法與變

3、步長擾動觀察法相結(jié)合的控制方法,仿真表明該方法相比于傳統(tǒng)擾動觀察法到達最大功率點的時間縮短了一半,在最大功率點處的輸出功率振蕩幅度由原來的4W減小到了1.4W,降低了功率損耗。
　　(2)對電動自行車用鋰電池的充放電特性進行了研究,針對太陽能電池這個“有限源”提出了一種適合鋰電池充電的控制策略,最大限度的利用太陽能電池的能量。
　　(3)對系統(tǒng)的核心功能電路DC-DC變換器進行了研究,選用輸入電壓范圍較大可實現(xiàn)升降壓的SEP

4、IC變換器,對SEPIC變換器進行交流小信號建模,得出了其頻率特性,按照課題需要設(shè)計了SEPIC變換器,并對其功率開關(guān)管和輸出電壓的工作波形進行了檢測,功率開關(guān)管的尖峰電壓在其關(guān)斷電壓的10％以內(nèi),輸出電壓紋波為0.6%,滿足系統(tǒng)的工作要求。
　　(4)對太陽能電動自行車混合供電系統(tǒng)從整體方案,硬件電路、軟件控制和上位機開發(fā)幾個方面進行了設(shè)計,制作了一輛太陽能電動自行車樣機。
　　(5)對太陽能電池在不同光照強度,不同光照角

5、度,不同時間對蓄電池的充電情況進行了測試和分析;對蓄電池單獨供電,太陽能電池單獨供電,太陽能電池和蓄電池直接并聯(lián)供電,太陽能電池和蓄電池通過DC-DC變換器并聯(lián)向電動自行車供電,四種情況下電動自行車的運行情況和電源供電情況進行了測試和分析。
　　實驗表明:在光照強度最大為46872lux時實驗所用太陽能電池用6個小時可將10Ah的鋰電池充滿;在光照強度最大為58612lux時太陽能電池保持與太陽光照射角度垂直,用6個小時可將20A

6、h的鋰電池充滿;太陽能電池單獨供電時太陽能電池的輸出功率可以達到210W,車速可以達到19.8Km/h,基本滿足騎行要求,但進入陰影區(qū)后速度會迅速減小;太陽能電池和蓄電池兩電源直接并聯(lián)供電時太陽能電池的輸出電壓被蓄電池鉗位,輸出功率在120W左右,電動車最大速度可以達到25.2km/h,光照強度急劇減小時車速不會明顯減小,但太陽能電池輸出功率不穩(wěn)定;太陽能電池和蓄電池通過DC-DC變換器并聯(lián)給電動自行車供電時電源的總輸出功率提高到了27