基于boost电路光伏充电系统

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1、.摘要：本文章着重介绍了如何用实现MPPT（最大功率点跟踪），Boost电路详细的工作原理，其中涉及到multisim的主电路仿真和matlab建模的具体实施的过程，对参数的选择和系统的优化做了详细的描述，在实际测试中更加验证了方案的合理性及实用性。关键词：MPPTBoost电路multisim仿真matlab数据处理前言：随着能源的消耗，可再生能源的发展被放到了越来越重要的位置，在可再生能源资源中,太阳能由于其普遍性,丰富性和可持续性，成为了最基本的、必备的可持续资源，太阳能电池是一种有效的利用太阳光来发电的装置。太阳能电池的工作电压随着温度升高而下降，而蓄

2、电池的充放电电压随充电电流升高而增加，在太阳电池组件中为保证夏天高温天气能对蓄电池正常充电，组件的标准峰值工作电压一般比较大，从而使太阳电池通常有较大一段区间没有真正工作在最大功率点，造成太阳电池以及蓄电池配置容量增加，增大了光伏系统的成本。这里我们引入一个概念MPPT（最大功率点跟踪），在一般的光伏系统中都没有没置MPPT电路，而由太阳能电池直接给蓄电池充电，把MPFF控制技术运用在温差变化较大的场合，特别是对于冬、夏以及全日温差较大的地区有明显的技术意义，MPPT跟踪能有效提高太阳电池的输出。最大功率跟踪（MPPT）是一个电路动态负载匹配的过程，一般都是在

3、太阳能电池与负载之间接一个DC/DC变换电路，当外界条件变化引起最大功率点发生变动时，调节与负载电阻并联的mos管的占空比使得外部的等效电阻始终等于太阳能电池的内阻，实现动态的负载匹配，继而得到了太阳能电池的最大功率输出。太阳能电池系统的机械结构：图1太阳能电池系统由上图可以看到整个太阳能电池系统，它由PV板，固定支架，监控云台，控制装置所组成。监控云台作为调节太阳能电池板角度的仪器，此云台可以双轴转动。图中，上方是太阳能电池板，中间是监控云台，最下面的是手动调节角度的装置。...图2固定支架太阳能电池板与监控云台是通过铝合金支架连接起来的，监控云台上端有6个

4、螺母孔，在太阳能光板的背面的支架上相应的打上6个孔，通过螺母是两者连接起来，连接图如图2所示。电气系统：整个机械和电气子系统被集成到了太阳跟踪系统中，如图3所示，太阳跟踪系统的框图包括了大部分的电器组件。光伏电池是一种帮助把太阳能转化为电能的设备。选择的太阳能电池板能够产生50W功率。根据供应商规范,它的重量约4.5千克，尺寸为630mm×550mm×30mm。图3太阳能系统总体原理图Boost电路的基本工作原理：根据输入电压与输出电压关系的不同，DC/DC转换电路可分为降压、升压和升降压三种基本类型。由于太阳能光伏阵列工作时受光照强度的影响很大，即天气状况对

5、其有很大的影响，综合分析后，一般选用升压型DC/DC变换电路。因为升压型Boost电路可以始终工作在输入电流连续状态，只要输入电感足够大，电杆上的纹波电流就能足够小，接近于直流电流，所以这里，我们采用升压型Boost电路来实现最大功率跟踪。...升压型Boost电路原理如图1所示。图中，作为开关器件的Q是N沟道金属氧化物半导体场效应管，输出电压Uo与输入电压Ui的比例关系就是通过控制栅极PWM（脉宽调制）信号的导通占空比来进行调节的。设电感和电容的取值足够大，电路每个工作周期按Q导通和关断分为两个阶段。当Q导通，电感L储能，电感电流增加，感应电动势为左正右负，

6、二极管D截止，负载仅靠储于电容C的能量维持工作；当Q关断，电感电流瞬间不能突变，产生的感应电动势左负右正，迫使二极管导通，电源和电感共同向负载供电，同时还给电容C充电。一个周期T内，电感L两端电压UL对时间的积分为0，则有：（1）由此推得下式：（2）由于，并记,则（2）式整理后便的出输出输入的电压关系为：（3）式中：T———开关周期；ton———开关管导通时间；toff———开关管关断时间；α———开关占空比；Ui、Uo———Boost电路的输入、输出电压。图1boost升压电路Boost电路的输入电压即为太阳能电池的输出电压。设输出电压Uo加在纯电阻负载两端

7、。从以上分析中我们可以得到，负载曲线与太阳能电池曲线的交点改变时，当改变占空比时就可以改变Boost电路的放大倍数。因此，通过改变占空比就可在限定范围内调节太阳能电池的输出电压，使得输出的电压为恒定值。Boost电路的具体实现及改进：在大多数Boost电路中，都会采用PWM控制方式来调节开关管的占空比，来满足功率最大化的需要。在这里我们采用单片机作为主控单元，PWM信号由单片机的定时器中断产生。开关元件选用IRF540N...，它是一种N沟道的Mosfet管，开启电压在2V到4V之间。但是实际中为了使开关元件充分导通，一般给栅极的电压要在10V-15V，而单片

8、机端口的输出一般都是3.3V或者5V，