太阳能电池MPPT充电系统的设计

【摘要】: 随着经济的快速发展，人民生活水平日益提高，但汽车尾气污染，空气污染日益严重，能源有限等负面问题也很多. 石油和煤炭频繁开采所面临的能源危机使人类的生活环境越来越差，因此开发新能源是解决当今环境问题的可行方法之一. 太阳能作为一种新兴的清洁能源主要用于太阳能发电，因此大力发展电动汽车是解决环境污染和能源消耗的有效方法之一. 面对当前电动汽车电池能量不足，单次充电行驶距离短的问题，提出了一种太阳能辅助电动汽车的MPPT充电方法，通过探索和改进电动汽车的有效发展和推广. 太阳能光伏系统的发电效率. 本文详细分析了太阳能电池的特性，并对太阳能电池进行了数学建模，然后使用Matlab仿真软件对该模型进行仿真，以获得其输出电压，电流和功率的特性曲线. 根据模型特征曲线，太阳能电池在任何两个时间点输出的电压和电流都不同. 针对如何获得每个时刻的最大功率输出（电压与电流的乘积最大）的问题，提出了最大功率. 点跟踪概念. 通过对最大功率点跟踪算法的研究，比较了恒压法，干扰观测法和电导增量法的优缺点. 提出采用0.75倍Voc的恒压法作为扰动起始电压，结合变步长扰动法快速求出最大功率点，并与常用算法进行比较表明，该方法具有速度快，速度低，效率高等优点. 硬件成本高，易于实现，在一定程度上可以克服不稳定干扰的缺点.

然后，根据最大功率跟踪算法，比较公共太阳能最大功率点跟踪硬件电路，最后选择BOOST电路作为DC / DC转换电路，并设置BOOST电路的各种参数合理地. 同时，对电池的充电特性进行了分析，最终选择了三阶段充电方式，以实现电池的容量利用率和使用寿命. 最后，根据上述太阳能最大功率点算法和DC / DC转换电路，设计了以STM8S103F3单片机为核心的系统整体硬件电路，包括BOOST电路，电池充电和保护电路，DC电压电源. 模块具有mppt功能的太阳能充电器研究，单片机控制电路人机交互接口等电路. 编写，调试和仿真了单片机的软件程序，并在实验现场对所设计的系统电路进行了反复调试和测试，最终获得了预期的实验结果. 在相同的温度和光照条件下，在有和没有太阳能电池充电系统的同一电动汽车上进行了最大功率点跟踪测试具有mppt功能的太阳能充电器研究，证明该系统可以发挥太阳能电池的最大效率并提高充电效率. 最终结果表明，与传统的充电方法相比，采用MPPT充电系统的太阳能充电系统的发电效率提高了20％至30％，MPPT充电系统的实际转换效率达到94％. 电动汽车的续航能力可以提高10％至60％，误差在于环境温度和电池性能的差异.

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