基于嵌入式的光伏电动车MPPT技术及能量管理系统的研究
发布时间：2021-03-22 18:27
随着全球能源危机日益加剧与公众环保意识不断增强,光伏（PV）发电技术与电动车辆技术得以迅速发展,更有将二者结合起来的光伏电动车受到广泛青睐。然而PV电池自身光电转换效率不高且输出呈现非线性。此外,光伏阵列经常受光照不均及局部遮阴等问题的影响,使得阵列整体输出功率较低、输出较不稳定。并且传统光伏电动车的动力系统仅由蓄电池单一供电,致使蓄电池电量不耐用、电池寿命短和续航里程短等等。这些问题都严重制约着光伏电动车的工作效率与可靠性。本文具体研究内容如下:1)利用Simulink对传统光伏阵列集中式MPPT进行了仿真,发现了其在局部遮阴情况下输出功率严重受损的情况。提出了一种分布式MPPT电压匹配方案并进行仿真,仿真结果证明该方案能够有效缓解局部遮阴对光伏阵列输出功率的影响。2)基于STM32嵌入式芯片设计并制作了MPPT控制器样机。对于该样机进行了初测、对比实验与集中式MPPT实验。三组实验均证明该控制器能够有效提高PV电池输出功率,具有良好的工作性能。之后,在局部遮阴的情况下,对分布式MPPT电压匹配方案进行了实验,实验结果证明:相较于集中式MPPT,采用该方案可有效提高光伏阵列的输出功率...
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PV电池电压功率特性曲线
河北科技大学硕士学位论文可以看出，PV 电池电压-功率特性曲线与抛物线相似呈现单度下，都有唯一的最高点，即最大功率点。如果可以使 PV 则可以大大提高光伏电池的输出功率。这一技术性难题随m power point tracking，MPPT)技术的问世而被解决，该技电力电子电路，通过调节该电路占空比，使外部等效阻抗与阻抗匹配，从而令 PV 电池始终工作在最大功率点，能够得更大的功率，工程应用中常将多个 PV 电池级联组成光伏各 PV 电池所处的光照、温度等环境因素相差不大时，阵列 1-1 所示的单峰状态。但当阵列中个别 PV 电池受到污物、者当太阳光辐照方向发生变化使得各 PV 电池光照不均时失配，若每个光伏电池安装有保护电路（旁路二极管或阻特性曲线会呈现出如图 1-2 所示的多峰情况。
光伏（PV）电池整体可近似看做一 PN 结，其等效电路与图2-1 所示的二极管电路相似。其中 Iph 是光生电流，主要与光照强度、外部温度、光伏电池采光面积大小有关；ID是流经二极管的电流，为光伏电池内部暗电流；Upv为光伏电池输出电压，Ipv 为光伏电池输出电流；Rs 为等效串联电阻，主要是由光伏电池体电阻、表面电阻等造成的，一般不超过 1Ω；Rsh 为旁漏电阻，由硅片边缘污物或内部生产纰漏造成，阻值较大在千欧以上，理想状态下，Rsh 可忽略不计[14]。图 2-1 太阳能电池等效电路图在光伏电池等效电路中，根据基尔霍夫定律可以得出：pv sh D shI I I I（2-1）其中对于流经二极管电流 ID有：(exp 1)dD oqUI IAkT （2-2）其中 Io 是等效二极管反向饱和电流，其数值取决于制造材料，一般为固定常数：k 为玻尔斯曼常数
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能电动车的光蓄互补供电控制装置的研究[J]. 赵金国. 汽车实用技术. 2017(21)
[2]基于复合控制算法的局部阴影下的MPPT[J]. 尹立敏,吕莉莉,雷钢,齐敏. 电力电子技术. 2017(10)
[3]基于LabVIEW的永磁直流电动机综合测试平台的研究[J]. 杜晨琛,梁永春. 实验室研究与探索. 2017(10)
[4]负载均流的自适应虚拟阻抗下垂控制方法[J]. 王天宏,李奇,陈维荣. 西南交通大学学报. 2017(05)
[5]电动汽车中新型双向DC/DC变换器建模分析[J]. 陈显东,曹太强,黎凡森. 电测与仪表. 2017(16)
[6]基于MPPT的太阳能充放电控制器的研究和设计[J]. 付华良,刘艳云,王一凡. 电子测试. 2017(07)
[7]母线电压下垂法在控制直流微电网能量中的应用[J]. 葛浩天. 工程建设与设计. 2017(06)
[8]基于双向DC/DC变换器锂离子电池充放电控制研究[J]. 安云鹏,赵锦成,刘金宁. 电源技术. 2017(02)
[9]光储互补系统的控制策略分析[J]. 张永. 智能城市. 2017(01)
[10]Maximum Power Point Tracking With Fractional Order High Pass Filter for Proton Exchange Membrane Fuel Cell[J]. Jianxin Liu,Tiebiao Zhao,YangQuan Chen. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2017(01)
硕士论文
[1]光储互补发电系统多模式控制技术研究[D]. 赵颖.安徽理工大学 2017
[2]直流微电网储能系统多重化双向DC/DC变换器的优化设计[D]. 顾龙.安徽工程大学 2017
[3]基于电压闭环控制和模糊控制的MPPT算法研究与硬件实现[D]. 陈科.西南交通大学 2017
[4]基于差分进化算法的独立光伏系统MPPT方法研究[D]. 任光超.西南交通大学 2017
[5]分布式微网光伏发电逆变系统的研究[D]. 李晓鹏.河北科技大学 2017
[6]微电网混合储能系统容量优化[D]. 张智凯.太原理工大学 2017
[7]一种光电互补供电系统功率分配控制及应用研究[D]. 洪志.合肥工业大学 2017
[8]基于新型H6拓扑的市电互补光储变流器及其控制策略研究[D]. 姚培.安徽大学 2017
[9]独立光伏发电系统的MPPT控制及能量管理的研究[D]. 李力.安徽大学 2017
[10]局部阴影对光伏组件输出特性的影响及应对策略研究[D]. 冯晗.山东大学 2016
本文编号：3094274
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PV电池电压功率特性曲线
河北科技大学硕士学位论文可以看出，PV 电池电压-功率特性曲线与抛物线相似呈现单度下，都有唯一的最高点，即最大功率点。如果可以使 PV 则可以大大提高光伏电池的输出功率。这一技术性难题随m power point tracking，MPPT)技术的问世而被解决，该技电力电子电路，通过调节该电路占空比，使外部等效阻抗与阻抗匹配，从而令 PV 电池始终工作在最大功率点，能够得更大的功率，工程应用中常将多个 PV 电池级联组成光伏各 PV 电池所处的光照、温度等环境因素相差不大时，阵列 1-1 所示的单峰状态。但当阵列中个别 PV 电池受到污物、者当太阳光辐照方向发生变化使得各 PV 电池光照不均时失配，若每个光伏电池安装有保护电路（旁路二极管或阻特性曲线会呈现出如图 1-2 所示的多峰情况。
光伏（PV）电池整体可近似看做一 PN 结，其等效电路与图2-1 所示的二极管电路相似。其中 Iph 是光生电流，主要与光照强度、外部温度、光伏电池采光面积大小有关；ID是流经二极管的电流，为光伏电池内部暗电流；Upv为光伏电池输出电压，Ipv 为光伏电池输出电流；Rs 为等效串联电阻，主要是由光伏电池体电阻、表面电阻等造成的，一般不超过 1Ω；Rsh 为旁漏电阻，由硅片边缘污物或内部生产纰漏造成，阻值较大在千欧以上，理想状态下，Rsh 可忽略不计[14]。图 2-1 太阳能电池等效电路图在光伏电池等效电路中，根据基尔霍夫定律可以得出：pv sh D shI I I I（2-1）其中对于流经二极管电流 ID有：(exp 1)dD oqUI IAkT （2-2）其中 Io 是等效二极管反向饱和电流，其数值取决于制造材料，一般为固定常数：k 为玻尔斯曼常数
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能电动车的光蓄互补供电控制装置的研究[J]. 赵金国. 汽车实用技术. 2017(21)
[2]基于复合控制算法的局部阴影下的MPPT[J]. 尹立敏,吕莉莉,雷钢,齐敏. 电力电子技术. 2017(10)
[3]基于LabVIEW的永磁直流电动机综合测试平台的研究[J]. 杜晨琛,梁永春. 实验室研究与探索. 2017(10)
[4]负载均流的自适应虚拟阻抗下垂控制方法[J]. 王天宏,李奇,陈维荣. 西南交通大学学报. 2017(05)
[5]电动汽车中新型双向DC/DC变换器建模分析[J]. 陈显东,曹太强,黎凡森. 电测与仪表. 2017(16)
[6]基于MPPT的太阳能充放电控制器的研究和设计[J]. 付华良,刘艳云,王一凡. 电子测试. 2017(07)
[7]母线电压下垂法在控制直流微电网能量中的应用[J]. 葛浩天. 工程建设与设计. 2017(06)
[8]基于双向DC/DC变换器锂离子电池充放电控制研究[J]. 安云鹏,赵锦成,刘金宁. 电源技术. 2017(02)
[9]光储互补系统的控制策略分析[J]. 张永. 智能城市. 2017(01)
[10]Maximum Power Point Tracking With Fractional Order High Pass Filter for Proton Exchange Membrane Fuel Cell[J]. Jianxin Liu,Tiebiao Zhao,YangQuan Chen. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2017(01)
硕士论文
[1]光储互补发电系统多模式控制技术研究[D]. 赵颖.安徽理工大学 2017
[2]直流微电网储能系统多重化双向DC/DC变换器的优化设计[D]. 顾龙.安徽工程大学 2017
[3]基于电压闭环控制和模糊控制的MPPT算法研究与硬件实现[D]. 陈科.西南交通大学 2017
[4]基于差分进化算法的独立光伏系统MPPT方法研究[D]. 任光超.西南交通大学 2017
[5]分布式微网光伏发电逆变系统的研究[D]. 李晓鹏.河北科技大学 2017
[6]微电网混合储能系统容量优化[D]. 张智凯.太原理工大学 2017
[7]一种光电互补供电系统功率分配控制及应用研究[D]. 洪志.合肥工业大学 2017
[8]基于新型H6拓扑的市电互补光储变流器及其控制策略研究[D]. 姚培.安徽大学 2017
[9]独立光伏发电系统的MPPT控制及能量管理的研究[D]. 李力.安徽大学 2017
[10]局部阴影对光伏组件输出特性的影响及应对策略研究[D]. 冯晗.山东大学 2016
本文编号：3094274
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