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

1、隨著全球經(jīng)濟的進一步發(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)境的嚴重污染也是越來越不被認可。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，其中以光伏發(fā)

2、電技術為研究重點。光伏發(fā)電作為一種環(huán)境友好并能有效提高生活標準的新型發(fā)電方式，擁有發(fā)電規(guī)模大小隨意、建設時間較短、維護簡單、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)學模型，在MATLAB中Simulink的平臺上進行建模仿真，分析了光伏電池的輸出特性和光照強度、溫度等因素之間的關系。
　　2.對光

4、伏充電控制器的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進行了總體功能設計，分別闡述了硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的總體設計方案，分析了幾種MPPT常見的算法，并在擾動觀察法的基礎上提出了一種基于變步長的改進型的擾動觀察法。同時，在整個充電環(huán)節(jié)，設計了基于四階段的智能充電算法，其充電過程分為預充電、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計部分進行了詳細介紹，分析了主電路的拓撲結構以及主要元器件的選型，對電源電路、MOS管驅動電路

5、、電壓電流采樣電路、保護電路等，均作了詳細介紹。
　　4.對光伏充電控制器的軟件設計部分進行了詳細介紹，主要分為上下位機兩部分進行了介紹，下位機軟件部分是基于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；上位機軟件是基于C＃開發(fā)的數(shù)據(jù)采集程序，主要是在樣機調(diào)試的過程中收集一些相關參數(shù)，與下位機通過串口實現(xiàn)通訊。
　　最后，基于STM32設