基于PIC单片机带最大功率点跟踪的光伏蓄电池脉冲充电系统

分析了Buck电路和Boost电路在最大功率点跟踪电路中的缺点。针对离网型光伏发电系统,提出了一种基于PIC单片机控制带最大功率点跟踪的蓄电池脉冲充电电路。该拓扑结构中只含有一个储能元件,可降低变换器的体积和系统的损耗,从而提高光伏蓄电池的利用效率。试验结果表明,该系统达到了最大功率点跟踪功能和对蓄电池的脉冲充电。     

光伏发电系统中超级电容器充电策略

利用超级电容器改进型RC模型对不同充电方法下超级电容器的充电效率进行了分析。提出了基于Boost级联Buck变换器(Bo CBB)的光伏电池对超级电容器充电系统,前级Boost变换器与光伏发电系统连接,使用改进型扰动观察法进行光伏电池的最大功率点跟踪控制,后级Buck变换器使用分段式充电策略对超级电容器进行充电。基于该电路,提出了完整的超级电容器充电系统控制方法。提出了使用等效电流源分别对Bo CBB的前后级电路进行建模的方法,基于该方法进行了充电系统主电路的建模以及电流环控制器设计。最后对不同光照情况下的光伏电池对超级电容器充电效率进行了仿真分析,并搭建了实验平台,通过2组对比实验,验证所提出的充电策略能够有效提高光伏电池对超级电容器的充电效率。     

36V电动自行车蓄电池智能充电器

提出了一种采用先恒流后恒压的两段式充电方法的蓄电池智能充电器。该充电器以Buck变换器为核心,利用UC3886芯片实现平均电流模式PWM控制,并且通过一定的控制电路实现智能化充电。阐述了该充电器的充电方式、控制方法的设计以及整个电路的分析。     

光伏-蓄电池联合供电水泵系统用集成式单管DC/DC变换器

提出了一种用于光伏-蓄电池联合供电水泵系统的Buck+开关电感Buck-Boost集成式单管DC/DC变换器,分析了该变换器在不同工作模式下的输出电压调节能力;探讨了前级电路采用脉冲频率调制(pulse-frequency-modulation,PFM)控制且工作在恒压充电模式下时太阳能电池的稳定工作区;提出了基于PFM控制的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)和蓄电池恒压充电双模式自由切换控制策略;给出了电感参数设计准则,以确保系统在整个光照、温度和负载变化范围内均正常工作;最后通过24 W样机进行了实验验证。研究结果表明,该集成式变换器具有结构简单、输出电压调节范围宽、效率和可靠性高等优点。     

双Buck/Boost集成双有源桥三端口DC-DC变换器

在传统的双有源桥变换器的基础上集成两个双向Buck/Boost电路,提出了一种双Buck/Boost集成双有源桥三端口DC-DC变换器,该变换器实现了桥臂开关管的复用,提高了功率密度。以光伏-蓄电池混合发电系统为例对该变换器拓扑进行分析,采用移相+PWM进行控制,通过控制移相角实现输入与输出端口间功率传输,通过调节占空比来匹配输入端口电压等级,以实现光伏端口的最大功率点跟踪和平衡蓄电池端口的能量传递。分析了该变换器的工作原理、稳态与软开关特性,该变换器较大程度地改善了传统移相控制下DAB在移相角较小时的软开关条件,使得在宽工作范围内能够实现所有功率开关管的软开关。最后建立300W实验样机进行方案验证。     

几何参数法在小型风力发电系统中的应用

为实现较大风速变化范围内的功率控制,提出了将Buck变换器应用于小型风力发电系统的结构。采用几何参数法(K-G法)设计了Buck变换器的电感,并基于PWM开关模型建立了Buck变换器的小信号交流模型。在Matlab环境下分别建立了Buck变换器的电路仿真模型和传递函数的仿真模型,并利用该模型构建了以蓄电池和电阻为负载的风力发电系统模型。对Buck变换器的实验研究和对蓄电池充电的仿真研究结果表明,Buck变换器能满足风力发电系统功率控制的要求。     

基于Boost电路的光伏电池最大功率点跟踪系统

论述了利用Boost电路对光伏电池进行最大功率点跟踪(MPPT)的原理,分析了Buck电路和Boost电路在MPPT电路中的优缺点,提出了一种单片机控制的,以Boost电路为核心的MPPT系统,并对以蓄电池为负载的系统进行了的实验研究。结果表明,该系统在各种辐射强度下均明显增加了输出功率。     

一种新颖的数控双向DC/DC变换器拓扑

提出了一种应用于低功率场合的双向DC/DC变换器。该变换器采用初、次级隔离的形式,其初级为隔离型Boost电路,次级采用半桥倍压电路。变换器的输出端为直流母线,能量反向流动给蓄电池充电。当直流母线故障时,蓄电池通过升压来维持母线电压。实验结果表明,在相同功率器件的条件下,该变换器可以实现能量的双向流动,适用于蓄电池等功率变换系统。     

一种便携式电动车太阳能充电装置的实现

针对电动车使用中的一些不足,介绍了一种便携式电动车太阳能充电装置的设计和实现方案,该充电装置为一个基于UC2843的Boost变换器,它从光伏电池中收集电能,经Boost变换后,可实现对电动车蓄电池组不间断充电。实现升压控制的电路简单可靠,外围元件少,成本低廉。实验结果表明,该充电装置简单实用,可有效延长电动车行驶里程,增加电动车蓄电池的使用寿命,具有一定应用前景。     

电动自行车三段式充电设计

目前市场上使用的所谓智能充电器,并不是严格意义上的分段式充电器(根据相关部门统计资料显示,市场上85%以上的充电器存在严重的质量隐患),在以往的蓄电池充电过程中,充电方法不当易造成蓄电池未充满电或者充电过量,对蓄电池的使用寿命会有很大的损害。针对上述问题,提出了一种基于独立光伏发电的结构,系统由太阳电池阵列、Buck电路、铅酸蓄电池和Boost电路组成的智能控制器来给电动自行车阶段式充电,具有广泛的应用价值和推广意义。     

垂直轴风力发电系统制动及保护电路设计

为直驱风力发电系统设计了电子制动和保护电路.该发电系统包括垂商轴风轮、永磁同步发电机、整流器、升压变换器、降压变换器及负载.传统的由三相短路系统组成的电子制动装置极易损坏风机转子的桨叶,为此设计了由负温度系数(NTC)电阻组成的电子制动装置,既便宜又安全可靠.实验表明,所设计装置能够有效地保护小型风力发电系统的过压过流状态,并且拓宽了风力发电系统的发电风速范围.     

一种适用于宽输入电压范围的三端口变换器

提出一种适用于宽电压范围的H桥三端口变换器。在H桥升降压变换器的基础上引入变压器副边整流滤波电路,形成变换器的第3个输出端口,从而构造出H桥三端口变换器;变换器包括两个双向输入/输出端和一个隔离输出端,分别与输入源、蓄电池和负载相连,同时实现三者的功率控制;变换器的原边电路等效为H桥升降压变换器,可以适应输入源电压宽范围变化的应用需求。详细分析变换器的工作状态及开关模态,分析开关时序对变压器直流偏置电流的影响,提出优化的开关时序控制方式,最后通过实验验证理论分析的正确性。     

动力电池分层均衡控制研究

提出一种分层均衡电路,用于解决锂离子电池在串联成组时,由于单体电池的不一致性,产生的部分电池过充和过放的问题。分层均衡电路以单体电池荷电状态(state of charge, SOC)值作为均衡变量,将电池组分为3个小组,组内进行基于Buck变换器的均衡;在各小组之间搭建Buck-Boost电路,进行组间均衡。组内均衡与组间均衡相结合,提高了均衡效率。在MATLAB/Simulink平台搭建的仿真结果表明,相对于基于Buck变换器和基于Buck-Boost变换器的均衡电路,分层均衡电路在静置、充电和放电3种工况下,均衡时间相比基于Buck的均衡电路分别降低了21%、18%和30%,相比基于Buck-Boost的均衡电路分别降低了17%、29%和15%。电池组的均衡实验表明,该电路提高了单体电池一致性,能将电池组SOC值极差控制在0.1%以内,解决部分电池过充和过放问题,同时提高了均衡效率。     

π型Buck-Boost交流变换器

提出一种对称结构π型Buck-Boost交流变换器及其变结构控制策略。该变换器由Buck交流单元和Boost交流单元组成,与级联式两级电路相比,省去前级LC输出滤波器,简化了电路结构。根据前、后单元的工作与否,π型交流变换器存在4种工作模式:Buck模式、Boost模式、直通模式和Buck-Boost模式。通过等效改变电路结构,变结构控制策略使得π型Buck-Boost交流变换器只有3种工作模式:Buck模式、Boost模式和直通模式。π型Buck-Boost交流变换器虽然具有两个独立的控制对象、采用两级占空比调制,但实际上最多只有一级功率变换,且存在直接功率传递通路,适用于稳压或调压应用场合。     

一种新颖的软开关双向DC/DC变换器

提出了一种新颖的双向DC/DC变换器,降压时采用移相控制ZVZCS-PWM全桥功率变换,控制简单,效率较高,升压时采用带变压器隔离的Boost变换器,利用Boost变换器与推挽变换器的级联,通过一种控制策略,去掉冗余元件,得到一种新颖的升压电路拓扑.这种升压变换器通过Boost和隔离变压器的两级升压,适合应用在初、次级电压等级相差较大的场合.升压时,通过引入耦合电感能量反馈辅助电路,实现所有开关管的软开关.重点分析了双向DC/DC变换器升压时的工作过程,并研制出一台实验样机,实验结果与理论分析一致.     

基于双重双向DC/DC变换器的光储系统研究

独立光伏系统受温度、光照强度等影响,其输出功率具有间歇性、分时性的缺点,然而储能系统"削峰填谷"的功能可以弥补光伏系统的缺点。文章通过双向Buck/Boost电路实现能量的双向流动,采用互补的PWM控制方式实现蓄电池充放电的平滑切换,应用电压电流双闭环控制的方法来抑制直流母线电压的波动。采用双重变换器不仅能够减小电感的大小和设备的重量,而且能够减小电压纹波的大小,同时增加了设备的容量。最后在实验室现有设备的基础上搭建相关实验平台,验证了基于双重双向DC/DC变换器的光储系统及相关控制策略的有效性与优越性。     

便携式电子设备镍氢电池管理器研究

在介绍镍氢电池充放电特性的基础上,研究了一种可用于便携式电子设备的Buck 型电池管理器。该电池管理器由充电和放电两个不同回路构成,采用单片机进行充电控制,单片机在充电过程中对电池电压和电池温度进行监控,保证电池的安全充电。介绍了电路的工作原理,参数设计方法和充电过程控制策略。为了进一步提高效率和降低成本,提出了一种改进型电池管理器电路。该电路采用小阻值的电流检测电阻,降低了损耗,提高了充电效率;充放电共用一回路,只需采用一对M OSFET,降低了成本。实验证明,该改进型电路工作稳定可靠。