基于MPPT的太阳能充电控制器的设计

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毕业论文论文题目MPPT控制算法太阳能充放电控制器设计系（部）电力工程系学科专业新能源应用技术班级错误！未指定书签。

姓名阿卜杜热伊木学号 2011232560 指导教师刘华二〇一四年四月二十八日新疆工程学院毕业论文任务书新疆工程学院毕业论文成绩表目录摘要 (6)Abstract (7)第一章引言 (10)1．1本课题的选题背景和来源 (10)1. 2太阳能光伏发电简介 (11)1．2．1太阳能光伏发电系统 (11)1．2．2独立太阳能系统的构成 (11)1．3国内外太阳能发电的现状 (11)1．4光伏太阳能控制器国内外现状 (12)1．5论文意义 (12)1．6论文的主要研究内容 (13)第二章光伏发电系统中太阳能电池的特性与应用 (14)2．1太阳能电池的结构及工作原理 (14)2．1．1太阳能电池的结构 (14)2．1．2太阳能电池的工作原理 (14)2．2太阳能电池的特性及应用 (14)2．3本章小结 (15)第三章蓄电池 (16)3．1蓄电池的简介 (16)3．1．1蓄电池的介绍 (16)3．1．2蓄电池技术参数 (16)3. 1. 3蓄电池特性²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²173．2蓄电池的工作原理 (19)3．3蓄电池的充电技术 (20)3．4本章小结 (22)第四章光伏太阳能发电系统中MPPT技术的实现 (23)4．1光伏太阳能发电系统中的最大功率点跟踪 (23)4. 1. 1什么是MPPT²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²24 4. 2充电算法及实现²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²25 4. 2. 1 充电控制算法²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²25 4. 2. 2 MPPT充电算法实现²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²27 4．3最大功率跟踪控制的常用方法 (28)4．3．1恒压跟踪法 (28)4．3．2扰动观察法 (28)4．3．3增量电导法 (28)4. 3．4模糊逻辑控制法 (29)4. 4充电控制器的控制略²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²29 4．5控制算法的分析和选择²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²30 4. 6太阳能发电系统效率分析²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²314. 6. 1系统整体结构设计²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²32 4. 6. 2太阳能控制器结构²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²324．7本章小结 (33)第五章小型太阳能光伏控制器硬件和软件的设计 (34)5．1控制器系统的简介 (34)5．2硬件电路设计 (34)5．2．1太阳能光伏充电控制器 (34)5．2．2系统供电电源 (36)5．2．3太阳能电板输入电流采样电路 (37)5．2．4蓄电池放电控制电路 (39)5．2．5蓄电池过充过放检测电路 (39)5．2．6控制系统显示电路 (40)5．3软件设计 (40)5. 3. 1 A/D转换程序设计 (41)5．3．2最大功率点跟踪控制程序设计 (42)5．3．3充电控制程序 (42)5．4系统的可靠性分析及设计 (43)5．4．1硬件的可靠性设计 (43)5．4．2软件的可靠性设计 (44)5．5本章小结 (44)第六章系统数据分析 (45)6．1系统结果分析 (45)6．2本章小结 (46)总结 (48)致谢 (49)参考文献 (50)MPPT控制算法太阳能充放电控制器设计摘要：太阳能光伏发电现已成为新能源和可再生能源的重要组成部分，也被认为是当前世界最有发展前景的新能源技术。

第33卷第6期2011年12月电气电子教学学报JOURNAL OF EEEVol．33No．6Dec．2011收稿日期：2011-05-18；修回日期：2011-06-16第一作者：王章权（1969-），男，硕士，副教授，主要从事电力电子及控制技术应用，E-mail ：hh75816@sina．com 带MPPT 控制的光伏充电控制器的设计王章权，裘杨杰（浙江树人大学信息科技学院，浙江杭州310015）摘要：本文设计了一种具有MPPT 控制的光伏发电充电控制器。

该控制器通过检测蓄电池充电电压、充电电流的大小，智能选择充电器的工作状态，并在光照强度不足时自动切换到光伏发电最大功率点跟踪控制MPPT 状态，采用扰动控制策略使光伏电池有最大的功率输出，使控制器有较好的充电效率。

实验结果较好地说明所设计控制器的有效性。

关键字：光伏发电；最大功率点跟踪；充电控制策略中国分类号：TM921．5文献标识码：A文章编号：1008-0686（2011）06-061-04Design of a PV Charge Controller with MPPT ControlWANG Zhang-quan ，QIU Yang-jie（College of Information Science and Technology ，Zhejiang Shuren University ，Hangzhou ，310015，China ）Abstract ：A photovoltaic charge controller with MPPT （maximum power point tracking ）control is designed．This controller can intelligently choose work mode of charger by detecting charging voltage and current of battery．When sunlight is weak ，the controller switches automatically to MPPT mode using perturbation control strategy．This mode makes the photovotlaic battery produce maximum power output ，and the controller has a good charging efficiency．Experiment results well illustrate the effectiveness of the designed controller．Keywords ：photovoltaic ，MPPT ，charging control strategy0引言光伏充电发电是利用太阳能组件的光生伏特效应，将光能转换为电能，并储存在蓄电池中供负载使用。

HEBEINONGJI摘 要:本文对最大功率点跟踪技术进行深入的研究，根据其输出的非线性关系选择一个最大功率点跟踪的方法，从而设计了 一款基于MPPT (Maximum Power Point Tracking)技术的光伏充电系统，对提高能源的利用率具有非常重要 的意义。

本论文设计主要由光伏电池模型、DC/DC 控制器、MPPT 控制器、蓄电池、四部分组成。

结合DC/DC 变换器对常用MPPT 算法进行仿真。

本文DC/DC 控制电路选择前级升压后级降压的电路对蓄电池进行控制，然后在MAT ­LAB-Simulink 建立光伏电池仿真模型，进行实验测试证明本设计的合理性，满足设计需求。

关键词：最大功率点跟踪;DC/DC 控制器;Madab ;蓄电池基于MPPT 技术的光伏充放电系统设计青岛恒星科技学院姜珊 徐耀婷 郭金升 李花 朱霄霄1总体方案设计太阳能电池板的造价成本随着时代的发展越来越低,相应的安装成本也变得越来越少,这将大大有利于太阳能充电的普及。

随着人类生产技术的不断提高，对太阳能发电效率的转换也在不断提高叫本文所提及的最大功率点跟踪(MPPT)技 术的充电系统比普通的太阳能充电系统能多产出大约50%的电量，虽然会受到温度天气等环境的影响但是最后通过测试 还是会提高20%〜30%叫从这一方面来看，推广MPPT 技术光伏充电系统必定会 成为一种趋势。

20世纪80年代日本学者提出恒定电 压法，这是MPPT 算法中最为简单的一种。

将光伏阵列的输出电压保持在一个恒定的电压值，当外界的光照温度等外界环境发生改变时不能自动追踪到最大功率点珥当输出最大功率时，系统电压值和开路电压 大致成正比，关系表达式如下:U m «KxVoc (1-1)式中V qc 系统开路电压值； K ——比例系数(取0.75-0.8);U m 一系统输出最大功率时的电压 值。

恒定电压法优点是能够避免系统出现震荡,相比较来说较稳定，可靠性高,操作控制简单方便叫容易实现。

基于MPPT的智能太阳能充电系统研究————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：基于MPPT的智能太阳能充电系统研究作者：卢琳殳国华等时间：2007-05—08 来源：电力电子技术浏览评论推荐给好友我有问题关键词：MPPT充电系统消费电子智能太阳能消费电子1 引言太阳能是一种清洁高效的可再生能源。

在阳光充足的白天，屋顶的光伏电池将太阳能转化成电能,供人们在夜晚使用.据专家预测，到2040年，全球的光伏发电量将占世界总发电量的26％,2050年后将成为世界能源的支柱。

2 最大功率点跟踪最大功点跟踪(Maximum Power Point Tracking，简称MPPT）系统是一种通过调节电气模块的工作状态，使光伏板能够输出更多电能的电气系统。

图1示出光伏电池输出功率Pb与输出电压ub和输出电流ib的关系。

图中A为普通控制器使光伏电池工作在12V，仅输出53W时的功率点(一般功率点）；B为MPPT控制器使光伏电池始终工作在最大功率点，从而输出高达75W时的功率点（最大功率点).最大功率点主要受环境温度和太阳光强的影响。

在太阳光强不变的情况下,随着温度的升高,光伏电池的开路电压降低，最大输出功率随之降低.当温度不变，太阳光强增加时，光伏电池的开路电压基本不变．短路电流大幅增加，最大输出功率大幅增加。

图2示出线性系统电路图。

首先，计算消耗在R1上的功率为：然后，式（1)两边对R1求导可得：由式（2）可得，当r=R1时,dP1／dR1=0，此时P1取最大值。

由于光伏电池系统受到光强、温度、太阳光入射角等多种因素的影响，其输出电压ub、输出电流ib和内阻r也处于不停变化之中。

只有使用DC／DC变换器实现负载的动态变化，才能保证光伏电池始终输出最大功率。

MPPT需要及时准确地采样蓄电池当前的充电电压和充电电流.两者相乘得到当前的充电功率，与前一时刻的充电功率相比较,调节PWM的占空比，从而使光伏电池始终工作在最大功率点。

基于双模MPPT控制的光伏充电设计韩腾飞杨明发（福州大学电气工程与自动化学院，福州 350116）摘要本文提出一种光伏充电设计方案，在不同的光照强度下，采用不同模式的最大功率点跟踪方法（MPPT）来控制光伏电池板的输出特性。

强光照时，MPPT采用变步长电导增量法，对锂电池和超级电容充电；弱光照时，不能对锂电池直接充电。

MPPT采用扰动观察法，对超级电容充电，超级电容蓄能后对锂电池进行充电。

本文设计基于MSP430F5132的控制系统平台进行实验验证，结果表明，能够高效地利用太阳能对锂电池进行充电。

关键词：MPPT；锂电池；超级电容；充电Design of Photovoltai Charging based on Dual-mode MPPTHan Tengfei Yang Mingfa(College of Electrical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350116)Abstract A design of photovoltai charging is proposed. Different modes of Maximum Power Point Tracking (MPPT) is adopted to control the output characteristics of PV in different sunlight intensity. During the strong sunshine, variable step incremental conductance algorithm is adopted for lithium batteries and super capacitor charging; During the weak sunshine, perturbation and observation algorithm is adopted for the super capacitor charging. Lithium battery is charging by the energy stored in the super capacitor. The design is achieved bythe system based on MSP430F5132, the results show that the design can efficiently use solar energy to charge lithium batteries.Keywords：MPPT; lithium battery; super capacitor; charging光伏电池可以将太阳能转成电能，其输出伏安特性曲线具有非线性，最大功率点随着光照强度和温度的变化而不同，为了提高光伏电池的利用率，需要采用最大功率点跟踪方法（MPPT）来控制其输出特性。

山东农业大学学报(自然科学版),2021,52(2):299-303VOL.52NO.22021 Journal of Shandong Agricultural University(Natural Science Edition)doi:10.3969/j.issn.1000-2324.2021.02.025基于优化MPPT算法的快速高效光伏充电控制器设计李虹飞济源职业技术学院,河南济源459000摘要:为了有效提高光伏电池板的输出功率，设计一种快速、高效和经济的光伏充电控制器。

本文首先将恒压式最大功率跟踪（maximum power point tracking，MPPT）算法和电导增量式MPPT算法相结合，提出了一种新的优化MPPT算法。

该算法可以从电导增量中获得实际功率，并且工作速度比电导增量式MPPT更快，开路电压只需测量一次即可将功耗降至最低。

经数字信号处理器（digital signal processing，DSP）开发板对太阳能电池板（Solarex-MSX-60）测试，该充电控制器的性能较其他光伏充电控制器表现出良好的动态响应速度且精确度较高。

关键词:充电控制器;MPPT中图法分类号:TM464文献标识码:A文章编号:1000-2324(2021)02-0299-05The Design for Fast and Efficient Photovoltaic Charging Controller Based on Optimized MPPT AlgorithmLI Hong-feiJiyuan Vocational and Technical College,Jiyuan459000,ChinaAbstract:In order to effectively improve the output power of photovoltaic panels,a fast,efficient and economical photovoltaic charging controller is designed.This paper firstly combines the maximum power point Tracking(MPPT) algorithm with the conductance incremental MPPT algorithm and proposes a new optimized MPPT algorithm.This algorithm can obtain the actual power from the conductance increment,and the working speed is faster than the conductance increment MPPT,and the open-circuit voltage only needs to be measured once to reduce the power consumption to the minimum.Through the test of solarex-MSX-60solar panel developed by digital signal Processing(DSP),it is verified that the performance of the charging controller is better than that of other photovoltaic charging controllers in dynamic response speed and higher accuracy.Keywords:Charging controller;MPPT现如今全球变暖已经不仅是环保主义者讨论的重要问题，也是社会大众经常讨论的热门问题。

太阳能MPPT充电控制器
描述
此设计是一种 20A 最大功率点跟踪（MPPT）太阳能充电控制器，专为对应于 12V 和 24V 面板的太阳能面板输入而设计。

此设计面向中小型功率太阳能充电器解决方案，能够通过12V/24V 面板和12V/24V 电池工作，输出电流高达 20A。

此设计注重扩展性，通过将MOSFET 改为 100V 额定部件可以轻松适应 48V 系统。

用户还可以通过使用当前所用的 MOSFET 的 TO-220 封装版本将电流增加到 40A。

这种太阳能MPPT 充电控制器在设计时即考虑了现实因素，其中包括电池反向保护以及硬件中提供但未作配置的软件可编程警报和指示。

此设计在24V 系统中以全负载状态工作的效率高于97%。

对于12V 系统，效率高于 96%，其中包括电池反向保护 MOSFET 中的损耗。

特性
在 12V 和 24V 系统中以全负载状态工作的效率高于 96%
支持宽输入电压范围：15VDC - 44VDC
灵活设计，支持 12V 或 24V 太阳能面板
输出电流：最大 20A
小电路板外形：130 mm x 84 mm x 22 mm。

DOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.01.028基于MPPT的太阳能充电控制器的设计付蓉 张义雷 蒋富忠 周堃 赵俊东（中国矿业大学（北京） 北京 100083）摘 要:本文设计了一种具有MPPT功能的光伏发电充电控制器。

通过单片机检测蓄电池充电电压、充电电流的大小，自动切换充电器的工作状态，有效地提高了蓄电池的寿命。

在光照条件不足时，蓄电池的电压，电流未超出给定值，开启MPPT功能，保证整个系统最大效率的充电。

经matlab仿真，该设计具有可行性。

关键词:太阳能 MPPT 充电控制 Matlab仿真中图分类号:TM91 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2018)01(a)-0028-04Abstract: This paper designs a photovoltaic power charging controller with MPPT function. The machine can detect the charging voltage of the battery, the size of charging current, and automatically switch the working state of the charger, effectively improving the battery life. When the lighting condition is insufficient, the voltage of the accumulator is not exceeding the given value, and the MPPT function is opened to ensure the maximum efficiency of the whole system. Through Matlab simulation, the design is feasibleKey Words: Solar energy; MPPT; Charge control; Matlab光伏发电技术由于可将无污染、可再生的太阳能转换为方便存储的电能，因此在全球能源紧张和环境污染严重的今天，日益受到人们的关注和重视。

第一章引言1.1背景和来源太阳能是一个巨大、久远、无尽的能源。

尽管太阳辐射到大气层的能量仅为总辐射量(约为3．75x1026W)的22亿分之一，但其能量高达173000TW(功率单位ITW=1012KW=1015 W)，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤所产生的能量。

据估算，我国陆地表面每年接受的太阳辐射量约为50x1018kJ，全国各地太阳年辐射总量达335～837 kJ／(cm2/)，中值为586 kJ／(cm2/) 。

我国的太阳能辐射量相当充足，具有得天独厚的开发和利用太阳能的优势，就拿我们所在的广州地区太阳辐射量在国内也是中等水平。

另外太阳能作为一种新型的能源，它与常规的能源相比有三大优点：(1)太阳能是人类可以利用的最为丰富的能源之一，据估算，自太阳形成到现在，太阳辐射出的能量只占自身能量的2％，因此可以算是取之不尽，用之不竭。

(2)太阳对地球的辐射是全方位的，在全球的任何一个地方都有机会接受到太阳的辐射，因此可以直接就地开发利用，这样就没有了运输的问题，尤其对于交通不发达的地区更有利用的价值。

(3)太阳能使用后不会产生废渣、废水、废气，也没有噪声，更不会影响生态，是一种比较洁净的能源。

而且太阳辐射能与煤炭、石油等常规能源相比较，更有如下的优点：（1）普遍性。

地球上处处都有太阳能，不需要到处去寻找，去运输，容易获取。

（2）无害性。

利用太阳能作为能源，没有废渣，废料，废气，废水的排放，没有噪声，不会污染环境，没有公害，清洁干净。

（3）长久性。

只要有太阳，就有太阳能，因此太阳能可以说是取之不尽，用之不竭。

（4）巨大性。

面对如此巨大的能源，对太阳能开发利用的研究已经成为一个新兴的重大课题。

这项集多学科为一体的高新技术，在科技进步、能源战略和环境的保护领域中都会发挥重要的作用，对该技术的深入研究将会为探索广阔的光伏发电市场和掌握相关领域提供一定的理论依据。

本文就是借助对庭院式小功率太阳能光伏发电系统的研究来探索太阳能光伏发电。