一种适用于太阳能电动车的光蓄互补太阳能优先控制器研究

【摘要】：随着世界经济的快速发展,人们对能源的需求越来越大。而现在世界各国大多以石油天然气和煤炭等原料作为主要能源,这必将导致能源的日益枯竭与环境污染的日益突出,所以节能与环保已成为21世纪全球进步的两大主题。太阳能电动车把电动车技术、太阳能技术和其它高科技结合起来,既减少环境污染,又体现了新能源的合理利用。太阳能电动车设计的关键就是光伏控制器的设计。本文针对传统太阳能充电控制器效率不高的缺点,设计了一款基于ATmega16微处理器的太阳能电动车光蓄互补太阳能优先控制器。主要做了如下工作:第一,光蓄互补太阳能优先控制系统原理分析。通过对光蓄互补太阳能优先控制系统原理的分析,设计出能使光伏电池以最大功率点输出且太阳能电池和蓄电池能同时供电以满足负载需求的双输入DC/DC电路。在此电路拓扑中,除了实现光蓄互补太阳能优先的功能外,它还能适时地储存能量,充分有效地利用了太阳能。第二,光蓄互补太阳能优先控制器硬件电路设计。根据控制器的设计指标,对控制器的电压、电流采样电路,功率管PWM驱动电路,保护电路,以及辅助电源电路进行了设计。第三,光蓄互补太阳能优先控制器软件设计。采用ATMEL公司的ATmega16为主控芯片,对主程序及部分子程序进行了流程设计。程序设计包括控制器各模态转换、最大功率点跟踪、蓄电池充放电管理等。第四,仿真与实验。在MATLAB/SIMUlink环境下对太阳能板输出的最大功率点跟踪进行了仿真。对双输入DC/DC变换器的驱动进行了测试。对设计的控制器搭建实验平台并进行了实验验证。实验数据和仿真结果都表明设计合理性。本文基于实现太阳能电动车光伏优先控制器而设计出的新型双输入DC/DC变换器,结构简单,开关器件电压应力低、其两路输入源既可以实现单独向负载供电,又可以实现同时向负载供电,同时供电时可以实现太阳能优先的功能。 【关键词】：光蓄互补 太阳能优先 最大功率点跟踪 双输入DC/DC变换器
【学位授予单位】：西京学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72;TM914.4;TM912
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 注释表14-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 课题来源和意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-19
• 1.2.1 太阳能电动车研究现状16-18
• 1.2.2 太阳能电动车控制器研究现状18-19
• 1.3 本文的研究内容及章节安排19-21
• 1.3.1 本文主要研究内容19-20
• 1.3.2 本文主要工作20-21
• 第二章 光蓄互补太阳能优先控制器的原理与主电路拓扑设计21-43
• 2.1 光蓄互补太阳能优先控制器的原理描述21-22
• 2.2 光蓄互补太阳能最大功率点跟踪原理及实现22-32
• 2.2.1 最大功率点跟踪控制的原理22-24
• 2.2.2 最大功率点跟踪控制的方法24-30
• 2.2.3 最大功率点跟踪技术的Matlab仿真30-32
• 2.3 光蓄互补太阳能优先功能的实现方法32-42
• 2.3.1 主电路的功能32-33
• 2.3.2 主电路的原理33-42
• 2.4 本章小结42-43
• 第三章 光蓄互补太阳能优先控制系统能量管理43-50
• 3.1 能量管理的思想43
• 3.2 能量管理的实现43-47
• 3.3 控制系统的建模47-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 光蓄互补太阳能优先控制系统硬件与软件设计50-61
• 4.1 控制系统总体结构图50-51
• 4.2 ATmega16芯片简述51-52
• 4.3 光蓄互补太阳能优先控制系统硬件电路设计52-57
• 4.3.1 检测采样电路设计52-54
• 4.3.2 保护电路设计54
• 4.3.3 PWM信号54-56
• 4.3.4 A/D转换56-57
• 4.4 光蓄互补太阳能优先控制系统软件设计57-60
• 4.4.1 主程序设计57-59
• 4.4.2 子程序设计59-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第五章 实验仿真及数据分析61-67
• 5.1 实验平台介绍61-64
• 5.1.1 控制器参数介绍61
• 5.1.2 太阳能板参数介绍61-62
• 5.1.3 蓄电池参数介绍62-63
• 5.1.4 实验平台介绍63-64
• 5.2 实验数据分析64-65
• 5.3 仿真波形分析65-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第六章 结论与展望67-69
• 6.1 结论67-68
• 6.2 工作展望68-69
• 参考文献69-73
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果73-74
• 致谢74-75

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