【摘要】：节能减排是人类急需解决的主要问题。具有节能减排效果的光伏电动三轮车用途广泛。本文为电动三轮车设计了一套基于TMS320F28335的数字光伏充电控制系统,系统搭载2块48V/20AH的磷酸铁锂电池,可轮流利用光伏电池为其充电。绪论主要介绍光伏电动三轮车充电技术现状和趋势,说明研究背景、内容和意义;第二章介绍双相交错并联Boost升压和传统单相Boost升压两种电路的工作特性及原理;第三章利用PSIM软件对两种电路进行光伏电池MPPT(最大功率点跟踪)PO(扰动观察)算法的仿真;第四章介绍硬件及软件设计;第五章对样机进行测试;最后进行总结和展望。对锂电池恒流充电阶段光伏电池MPPT PO算法仿真表明:在相同扰动步长下,双相交错并联Boost升压电路具有较低的光伏电池输出电流纹波及输出功率振荡。设计了双相交错并联Boost升压电路,对锂电池恒压限流充电算法进行了Simulink仿真,表明设计的双闭环系统具有较快的输出响应速度。实验室测试表明:恒压限流充电算法下,所设计的双相交错并联Boost升压电路具有更好的输出特性。将设计的双相交错并联Boost升压电路安装在光伏电动三轮车上进行锂电池充电测试。户外测试表明:尽管太阳辐射度变化较大,但在恒流充电阶段,光伏电池板始终工作在35V左右的最大功率点电压处。正常负载范围以上,充电效率达到95%以上。研究结果表明,双相交错并联Boost升压充电器(尺寸10.0cm×8.0cm×2.9cm)较传统单相Boost升压充电器(尺寸12.0cm×10.0cm×3.4cm)具有较大功率密度,能够减小输入电流纹波,减小了光伏电池板MPPT PO算法功率振荡的问题,且能够长时间对锂电池进行充电。
【关键词】：太阳能光伏电池 电动三轮车 磷酸铁锂电池 扰动观察法 交错并联Boost
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U489;TM914
【目录】：
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U489;TM914
【目录】：
- 致谢5-6
- 摘要6-7
- Abstract7-15
- 1 绪论15-25
- 1.1 课题研究背景15-17
- 1.2 光伏电动三轮车充电技术发展17-23
- 1.2.1 太阳能最大功率点跟踪技术17-21
- 1.2.2 锂电池充电技术21
- 1.2.3 交错并联技术21-23
- 1.3 本文的选题意义及主要研究内容23-25
- 1.3.1 本文的选题意义23-24
- 1.3.2 本文的主要研究内容24-25
- 2 传统单相Boost升压与双相交错并联Boost升压电路研究25-32
- 2.1 传统单相Boost升压电路研究25-26
- 2.1.1 电路工作模式分析25
- 2.1.2 电路特性分析25-26
- 2.2 双相交错并联Boost升压电路研究26-29
- 2.2.1 电路工作模式分析26-28
- 2.2.2 电路特性分析28-29
- 2.3 功率电路损耗分析29-31
- 2.4 本章小结31-32
- 3 光伏电池板输出特性分析及系统方案可行性分析32-39
- 3.1 光伏电池输出特性分析32-35
- 3.2 光伏电动三轮车充电系统方案可行性分析35-38
- 3.2.1 仿真电路介绍35-36
- 3.2.2 仿真结果分析36-38
- 3.3 本章小结38-39
- 4 光伏电动三轮车充电控制系统硬件与软件设计39-69
- 4.1 系统总体设计方案39-40
- 4.2 系统硬件电路设计40-48
- 4.2.1 功率部分40-46
- 4.2.2 信号调理电路46-47
- 4.2.3 辅助电源设计47-48
- 4.2.4 数字控制器48
- 4.3 软件控制流程48-68
- 4.3.1 系统主程序48-50
- 4.3.2 滑动均值滤波算法50
- 4.3.3 锂电池恒流阶段充电算法及恒压阶段充电算法设计50-67
- 4.3.4 抗积分饱和PI算法设计67-68
- 4.4 本章小结68-69
- 5 光伏电动三轮车充电控制系统测试69-82
- 5.1 实验室测试69-76
- 5.1.1 纹波测量69-71
- 5.1.2 两种拓扑实际效率测试71
- 5.1.3 双相交错并联Boost均流效果测试71-72
- 5.1.4 双相交错并联Boost恒压限流模式电压电流响应测试72-73
- 5.1.5 不同输入电流情况下输入电流纹波测试73-76
- 5.2 户外测试76-81
- 5.3 本章小结81-82
- 6 总结与展望82-85
- 6.1 总结82-83
- 6.2 展望83-85
- 参考文献85-89
- 附录1 装有太阳能光伏电池板的电动三轮车及锂电池组89-90
- 附录2 DSP控制器及双相交错并联Boost升压电路实物图90-91
- 附录3 传统单相Boost升压电路实物图91-92
- 作者简历92
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