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独立光伏系统的研究与实现

作　者: 孙洪亮
导　师: 向凤红
学　校: 昆明理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 独立光伏系统蓄电池剩余容量(SOC) 蓄电池充放电的控制脉冲充电单片机温度补偿控制器
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

针对目前独立光伏系统蓄电池寿命短、系统可靠性不高、自适应功能差、功能单一和依赖进口产品等问题,本论文采用蓄电池剩余容量(SOC)控制法,利用脉冲充电、温度补偿和单片机技术设计了新型独立光伏系统控制器,从而使蓄电池不会发生过放电,延长了蓄电池的使用寿命,提高了系统运行可靠性,拓展了控制器功能,提升了系统的适用性,可替代国外同类产品。本文首先介绍了光伏产业的现状和光伏系统的基本组成和基本原理,对太阳能电池和蓄电池的特性分别进行了讨论。其次,探讨了光伏系统的一些关键技术,对提高光伏系统转化率方法进行了研究,从理论上探讨了光伏系统控制器应具有的功能：对蓄电池充放电的控制、对太阳方位和高度的跟踪、对太阳能电池最大功率点的跟踪。最后,使用最为普遍及优选的阀控铅酸蓄电池(VRLA)的独立光伏系统为研究对象,采用用蓄电池剩余容量(SOC)控制法,利用脉冲充电、温度补偿和单片机技术设计了新型独立光伏系统控制器,提出了技术规划,给出了具体的软硬件设计方案及实现过程,经独立光伏照明系统应用测试和正常运行后,达到了预期的效果,得出结论此设计可行具备一定的理论意义和现实价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章发展新能源技术的必要性  8-12
  1.1 能源问题分析  8
  1.2 太阳能的优越性  8-9
  1.3 光伏发电的优缺点和特点  9-10
    1.3.1 光伏发电的优点  9
    1.3.2 光伏发电存在的问题  9
    1.3.3 光伏发电的特点  9-10
  1.4 光伏发电的现状及发展前景  10-11
  1.6 我国发展光伏发电技术的迫切性  11
  1.7 本课题的研究方向和应用设计概述  11-12
第二章太阳能光伏发电系统的基本组成与基本原理  12-18
  2.1 光伏系统的基本原理和组成  12
  2.2 太阳能电池的研究与分析  12-15
    2.2.1 太阳能电池的概述  12-13
    2.2.2 太阳能电池的光伏效应  13-14
    2.2.3 等效电路  14-15
  2.3 太阳能电池的输出特性及其影响因素  15-17
    2.3.1 光伏电池的I-V和P-V特性曲线  15
    2.3.2 光伏电池的主要参数  15-16
    2.3.4 光照强度对光伏电池转换效率的影响  16-17
    2.3.5 温度对光伏电池输出特性的影响  17
  2.4 光伏电池的种类  17-18
第三章光伏系统储能技术的研究与分析  18-24
  3.1 光伏系统蓄电池的特点  18-21
    3.1.1 主要参数指标  18-19
    3.1.2 充放电特性  19-21
  3.3 光伏蓄电池的优化配置  21-23
    3.3.1 容量的选择  21-22
    3.3.2 运行方式  22
    3.3.3 过充电压的温度补偿  22-23
  3.4 充电方式的选择  23-24
    3.4.1 恒流充电  23
    3.4.2 恒压充电  23
    3.4.3 恒压限流法  23
    3.4.4 脉冲充电  23-24
第四章提高光伏系统转化率方法的研究  24-26
  4.1 对蓄电池充放电的控制  24
  4.2 对太阳方位和高度的跟踪  24-25
  4.3 太阳能电池最大功率点(MPPT)的跟踪  25-26
第五章新型多用途独立光伏系统智能控制器的设计与实现  26-48
  5.1 设计分析与规划  26-27
    5.1.1 概述  26
    5.1.2 功能规划  26-27
    5.1.3 技术参数  27
  5.2 系统的组成  27-29
    5.2.1 系统组成图  27-28
    5.2.2 控制器结构  28-29
  5.3 系统其它组件的选择  29-31
    5.3.1 太阳能电池的选择  29
    5.3.2 蓄电池的选择  29
    5.3.3 负载的选择  29-31
  5.4 控制器电路的设计与实现  31-36
  5.5 控制软件设计  36-38
    5.5.1 软件总体设计  36-37
    5.5.2 软件流程图  37-38
  5.5 控制器工作说明  38-48
    5.5.1 控制器的启动  38
    5.5.2 显示功能  38
    5.5.3 夜间照明功能  38-39
    5.5.4 蓄电池放电保护  39
    5.5.5 控制器的安装和连接  39-41
    5.5.6 控制器的设置  41-42
    5.5.7 编程状态  42
    5.5.8 安全特性及故障描述  42-43
    5.5.9 安全和使用建议  43-48
第六章系统实验和结论  48-51
  6.1 系统实验  48-50
  6.2 课题结论  50-51
结束语  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-55
源程序  55-92
攻读硕士期间发表的论文  92

独立光伏系统的研究与实现

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