太阳能控制器毕业设计论文(编辑修改稿)

太阳能控制器毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

程图如图 2 开始 I dp IC n=sign(dp/du) 检测 Ui li 计 算 Pi dp=pipi1 du=dudu1 K=2 Y 15 16 图 2 逐步逼近法流程图 4 蓄电池充电效率分析 铅酸蓄电池具有技术成熟、成本低、电池容量大、跟随负荷输出特性好、无记忆效应等优点。 理论和实践证明 ,蓄电池充放电是一个复杂电化学过程。 一般地说 ,充电电流在充电过程中随时间呈指数规律下降 ,不可能自动按恒流或恒压充电。 影响 电池快速充电的因素就是蓄电池充电过程中的各种极化现象。 电池极化使电池内部压力加大 ,温度上升 ,外部表现为内 17 阻随着充电时间的推移而增大 ,造成电池充电接受能力的下降 ,从而阻碍蓄电池的继续充电。 因此 ,由极化电阻产生极化电压是影响充电效率的重要原因。 采用脉冲充电方式 ,适时进行停充电或反向瞬间大电流放电 ,从而泄放掉内部电容上积累的电荷 ,有效缓解极化 ,电压迅速下降 ,电池可接受电流变大。 充电接受电流是充电时间的指数函数 ,因此脉冲充电可以持续以大电流充电 ,极大缩短充电时间 ,达到快速充电目的。 总的来说 ,采用脉冲充电的方式 ,可以 有效地缓解电池充电的极化现象 ,提高充电效率。 铅酸蓄电池充电电压基本恒定 ,为保证其充电的可靠性并兼顾保证充电安全 ,需将太阳能电池板的输出进行合理的调整。 经比较选用 DCDC 转换电路 ,可实现充电的安全性、可靠性。 DCDC 转换最大的特点就是升 P降压保持以及稳定电压 ,采 DCDC 转换模块可以很好地解决太阳能电池板输出电压不稳的问题 ,达到充电可靠、安全、稳定的目的。 5 太阳能充电系统效率分析 根据物理学可知 ,发电能力与负载无关 ,而发电设备的输出能力则是由负载所决定的 ,就是说 ,电能输出设备的输出最大能力取决于外部能量的输入和转换效率 ,而这些电能量能否完全被利用 ,则取决于负载备。 1) 电能系统分析 描述发电设备能力和电能利用关系可以用下式表示 : Eg = f ( e) (2) 其中 Eg 是负载情况下的输出电能 , f ( e) 是在输入能量条件下所能 18 转换的能量。 式 (2) 指出 ,任何时刻发电设备发出的能量都与负载设备所消耗的能量相等。 对于一个发电设备来说 ,其最大输出能量 fmax( e) 是一个固定的数值 ,而 f ( e) 则是由负载决定的能量。 在工程实际中 , fmax ( e) f ( e) 叫做欠负荷 ,fmax ( e) = f ( e) 叫做满负荷。 还有一种情况就是所需要的 Eg fmax ( e) ,这种情况下仍然有式 (1) 成立 ,但此时并不能完全满足负载所需要的电能 ,因此 ,在这时负载系统所得到的电能小于实际需要 ,而发电设备输出的电能等于 fmax ( e)。 2) 太阳能充电系统效率分析 在太阳能充电系统中 ,为了尽量提供充电能力和效率 ,必须把充电系统划分为两个部分 ,一个是充电电路 ,一个是控制电路 ,这两个电路都会消耗电能。 对于充电电路 ,这部分消耗的能量是电池充电 中所经过电路的损耗 ,对于控制电路 ,这部分是完成所需要的充电控制所需要消耗的能量。 由此可知 ,太阳能充电系统中 ,为了尽量提高充电效率 ,应当尽量减少充电电路和控制电路的能量损耗。 设充电电路的功率损耗为 Pcp ,控制电路的功率损耗为 Pctr ,电池吸收的功率为 Pb 则根据能量守恒 ,得到 Pl = Pcp + Pctr + Pb (3) 其中 Pl =dEg/dt是充电系统的输入功率。 由此 Pl =dEg/dt=df ( e)/dt=Pcp +Pctr +Pb 19 (4) 根据式 (3) 可得到充电系统的效率为 η ( e) =Pb/Pl=（ Pl Pcp – Pctr） /Pl=（ Pl Pcp – Pctr） /（ dEg/Pdt） (5) 把式 (2) 带入式 (5) , η ( e) =（ Pl Pcp – Pctr） /（ dEg/Pdt） =(Pl Pcp – Pctr)/(Pf ( e)/dt) 如果考虑满负荷工作 , η ( e) =(Pl Pcp – Pctr)/(dEg/dt)=(Pl Pcp – Pctr)/(dfmax ( e)/dt) (6) 式 (6) 指出 ,充电效率与以下因素有关 :  充电电路和控制电路损耗。  太阳电池的输出功率 3）最大效率设计原则 由以上分析可知 ,为了保证充电效率 ,太阳能充电系统必须满足 :  充电电池必须保证功率吸收能力。  尽量减少充电电路和控制电路的损耗。  选择合理的太阳能电池转换输出能量 6 系统整体结构设计 针对太阳能电池板输出电压、功率的变化性以及提高铅酸蓄电池充电效率的方法 的分析 ,我们选择了 DCDC 转换模块与充电管理模块相配合为蓄电池充电的方式。 系统整体结构如图 3所示。 20 图 3 系统整体结构 太阳能电池板受其接受太阳光的影响 ,输出为呈显著变化的直流电压 ,经 DCDC 转换模块将其转换为蓄电池充电所需要的稳定电压 ,再经过电路的合理调整 ,使其输出为合适的电脉冲 ,并经充电管理模块的可靠保护对蓄电池进行充电。 7 太阳能控制器结构 图 4 为简易太阳能控制器电路结构图 ,蓄电池和太阳能电池阵列直接耦 合 ,当白天有阳光时 ,太阳能电池阵列向蓄电池充电 ,控制电路测量蓄电池端电压 ,通过调整 DC/DC 中功率管的占空比 ,使得太阳能电池阵列的输出电压高于铅酸蓄电池的端电压 ,同时蓄电池通过负载放电。 当夜晚或阴天阳光不足时 ,蓄电池放电 ,保证负载不停电。 在充电过程中 ,蓄电池两端电压 Vb 从高到低或从低到高地不断变化 ,其伏安特性可表示为 : V=Vb+I Rb （ 7） V为蓄电池的电动势。 Rb为蓄电池的内阻 ,通常 Rb的值很小 ,可忽略不太阳能电池板 DCDC 转换模块 充电管理模块 蓄电池 21 计 ,则蓄电池模型可处理为 : V=Vb=常数 若设定蓄电池在充 放电过程中其端电压 Vb 的最大值和最小值分别为 Vmax 和 Vmin,则在蓄电池工作期间 ,其端电压应在 Vmax 和Vmin 之间变化。 图 4 太阳能控制器电路结构。