便携式光伏电源控制器及其关键技术

【摘要】：为应对能源危机和可持续发展战略的要求,光伏发电技术开始被广泛应用。同时,随着电力电子技术的进步,以及社会的需求,电源开发成为科学研究的热点。太阳能是最具应用前景的可再生能源之一,光伏电池板又具有可移动性强的特点,非常有利于将光伏发电技术应用在便携式电源中。现阶段,很多便携电源存在功能单一、稳定性差等缺点。因此,从实际应用的角度出发,结合光伏发电技术的优越性,本文以便携式光伏电源为研究对象,对其电路结构、控制逻辑以及数据处理与保护进行了分析和设计。首先,论文介绍了光伏电池和锂电池的特性,光伏电池应用中的关键点是最大功率点跟踪技术,文中分析比较了几种最大功率点跟踪技术;锂电池应用中的关键点是充电控制方式,文中给出了恒流恒压和脉冲式充电方法。其次,论文对DC/DC变换器进行了建模分析。通过对BUCK电路和BOOST电路的建模,给出了DC/DC变换器的统一模型。同时,对DC/DC变换器的反馈控制回路进行了建模和传递函数的推算,为电路设计提供了依据。论文也对逆变器进行了建模,并对反馈控制中PI参数的计算给出了参考。再次,课题对整个系统内各分电路进行了设计,给出了电路原理图;利用DSP对最大功率点跟踪、充电方式的控制以及SPWM算法和PI算法进行了软件设计。对电路进行了实验验证,验证了分析方法和电路设计的正确性。最后,对便携式光伏电源的整机控制和保护部分进行了说明和电路设计。对样机进行了功率实验,实验结果表明,样机具有较好的性能。 【关键词】：便携式光伏电源 光伏充电器 控制器 DC/DC变换器 逆变器
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究的背景和意义9-10
• 1.2 研究现状及发展趋势10-13
• 1.3 主要研究内容13-15
• 第二章 光伏电池和锂电池特性15-23
• 2.1 光伏电池特性15-19
• 2.1.1 光伏电池工作原理15
• 2.1.2 光伏电池模型15-17
• 2.1.3 光伏电池的特性17-19
• 2.2 锂电池特性分析19-22
• 2.2.1 锂电池介绍19-20
• 2.2.2 锂电池模型20-21
• 2.2.3 锂电池充放电特性21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第三章 DC/DC变换器与逆变器的建模23-37
• 3.1 BOOST电路小信号模型23-26
• 3.2 BUCK电路小信号模型26-27
• 3.3 DC/DC统一电路模型27-29
• 3.4 PWM调制器模型29
• 3.5 DC/DC变换器反馈控制模型29-32
• 3.6 逆变器模型分析32-34
• 3.7 PI调节器的建模34-36
• 3.8 本章小结36-37
• 第四章 锂电池充电控制器37-49
• 4.1 最大功率点跟踪37-42
• 4.1.1 开环MPPT算法37-38
• 4.1.2 闭环MPPT算法38-42
• 4.2 光伏充电器42-45
• 4.3 市电充电器45-47
• 4.3.1 反激电路的工作原理45
• 4.3.2 市电充电控制器45-47
• 4.4 本章小结47-49
• 第五章 放电电路的控制与调节49-61
• 5.1 降压直流输出49-52
• 5.1.1 BUCK电路设计49-50
• 5.1.2 BUCK控制回路的分析与设计50-52
• 5.2 升压直流输出52-55
• 5.2.1 BOOST电路设计52-54
• 5.2.2 BOOST控制回路的分析与设计54-55
• 5.3 逆变交流输出55-57
• 5.3.1 推挽电路控制器55-56
• 5.3.2 逆变控制器56-57
• 5.4 RC吸收电路的设计57-59
• 5.5 交错并联控制59-60
• 5.6 本章小结60-61
• 第六章 整机控制与结果61-69
• 6.1 软启动控制61-62
• 6.2 电池电压电流的采样62-63
• 6.3 测温电路63
• 6.4 继电器驱动电路63-64
• 6.5 DSP保护电路64
• 6.6 AD数据采集和处理64-65
• 6.7 样机输出结果65-68
• 6.8 本章小结68-69
• 第七章 总结与展望69-71
• 参考文献71-75
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果75-77
• 致谢77

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