全文总字数：14240字

摘要

伴随着人类文明的进步和经济的发展，能源危机和环境问题日益突出。太阳能作为清洁的新能源代表，已成为全球大力发展的能源之一。而太阳能的应用形式之一就是光伏发电系统，光伏电池输出效果的优劣直接影响到整个系统的稳定，因此太阳能高效充电控制器显得尤为重要。针对光伏充电控制器中太阳能的高效利用方面的研究，该部分主要涉及光伏电池最大功率点的跟踪研究和蓄电池充电控制。虽然已有国内外众多研究人员致力其中，并且己改进和优化出多种控制算法，但考虑系统应用成本、控制算法实现的难易程度和控制效果等诸多问题，光伏充电控制技术仍需要继续研究。

关键词：太阳能、充电控制、控制算法

Abstract

With the progress of human civilization and economic development, the energy crisis and environmental problems have become increasingly prominent. Solar energy, as a representative of clean new energy, has become one of the world#39;s vigorously developing energy sources. One of the application forms of solar energy is the photovoltaic power generation system. The output of photovoltaic cells directly affects the stability of the entire system. Therefore, the solar energy efficient charging controller is particularly important. Aiming at the research on the efficient use of solar energy in photovoltaic charging controllers, this part mainly involves the tracking research of the maximum power point of photovoltaic cells and the battery charging control. Although many researchers at home and abroad have devoted themselves to it, and have improved and optimized a variety of control algorithms, considering the problems of system application cost, ease of implementation of control algorithms, and control effects, etc., photovoltaic charging control technology still needs to continue to study .

Keywords: solar energy、charge control、control algorithm

1.研究背景

随着人们对传统能源的开发利用所造成的生态环境污染问题的担忧日益增长，有利于人类社会可持续发展的清洁能源越来越受到重视。太阳能作为典型的清洁能源具有诸多优点，如储量大、覆盖范围广等，因此发展以太阳能为能源的发电系统具有重要意义。但传统光伏发电转换效率较低，作为光伏发电与蓄电池连接的中心枢纽的光伏发电控制器对提高转换效率具有关键性的作用。在光伏发电系统中，蓄电池的充放电技术是近来的研究热点。充电控制器的发展历经了三大阶段，第一阶段是直充控制器，是对蓄电池实现基本的充电，充电时接通电源即可。这种控制器忽略了对蓄电池的保护，功能简单，充电效率不高；第二阶段是PWM控制器，通过单片机调整充电控制信号PWM的占空比来调整太阳能板的充电电压，可以实现间歇性充电，参数的修改，恒流源的控制，大大提高了充电效率；第三阶段是MPPT控制器，控制器的核心仍然是PWM控制方式，但是其充电拓扑结构则是引入了BUCK电路拓扑。通过利用光伏电池输出与所接负载之间存在的一个使光伏电池输出功率最大的最佳匹配点，来实现太阳能板在最大功率点附近充电，更大限度地提高充电效率^[1]-[3]。