發(fā)布時間：2020-11-17 13:43

　　 當今世界經濟迅速發(fā)展,對能源的需求也日益增加,太陽能LED照明系統(tǒng)具有使用綠色太陽能和高效率LED的雙重優(yōu)點,大量使用這類系統(tǒng)對緩解能源短缺問題具有重要的意義。電池組在太陽能LED照明系統(tǒng)中的成本占比較大,由于其內部各單體電池特性不一致,電池組壽命較單個的電池要短得多。目前學者所提出的多種不同的電池管理策略,可以大幅度提高電池組壽命,但均存在結構復雜、成本高的問題,難以直接應用于小功率的太陽能LED照明系統(tǒng)中。本文在分析現(xiàn)有電池管理策略的原理和優(yōu)缺點的基礎上,對太陽能LED照明系統(tǒng)中的電池管理策略進行研究。通過將載波層疊思想應用于級聯(lián)拓撲結構,提出了一種基于載波層疊的電池管理策略,用以均衡電池組中各單體電池的工作電壓;又通過分析太陽能LED照明系統(tǒng)中MPPT控制策略與電池管理策略的共同點,將一種自適應變步長MPPT算法與前述的電池管理算法結合,提出了一種優(yōu)化后的電池管理策略。通過Matlab/Simulink仿真軟件搭建了仿真模型,對優(yōu)化前與優(yōu)化后的電池管理算法進行了充電與放電的仿真分析對比。仿真結果表明,優(yōu)化后的電池管理算法能夠使得電池組中各單體電池更快達到均衡狀態(tài),均衡后的各單體電池電壓差異度小,更有利于降低電池組壽命衰減�；�于以上研究,為了將優(yōu)化后的電池管理策略應用于實際系統(tǒng)中,在考慮產品的成本、體積以及電路開關損耗的基礎上,設計了一種太陽能LED照明系統(tǒng)包括系統(tǒng)硬件電路、優(yōu)化后的電池管理算法軟件程序和其他相關軟件程序,并在該系統(tǒng)中進行了MPPT充電、電池充放電管理、LED放電、無線收發(fā)等功能的測試。實驗結果表明,本文提出的電池管理策略可使電池組各單體電池快速達到均衡狀態(tài)且差異度小,并且該照明系統(tǒng)工作穩(wěn)定、使用壽命長,適應經濟欠發(fā)達地區(qū)家庭照明或野外便攜使用,適當增加功率則可以應用于路燈、發(fā)電站等場合,適用范圍廣泛。
【學位單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM923.34
【部分圖文】：

圖 2.1 太陽能 LED 照明系統(tǒng)基本結構中紅色框內為太陽能 LED 照明系統(tǒng)控制器最基本的功能，通過橋的開關電源電路來實現(xiàn)能量的轉移，能量從太陽能板轉移到電池組，能量從電池組轉移到 LED 時為放電狀態(tài)。為了提升對太陽能的太陽能照明系統(tǒng)都采用 MPPT（最大功率點跟蹤）算法來控制太陽合其特性的最佳工作狀態(tài)。為了可以調節(jié) LED 燈光亮度，系統(tǒng)的 PWM 輸出來調節(jié)平均輸出電流以達到調光的目的。從上述描述可太陽能 LED 照明系統(tǒng)中，電池組需要根據(jù)控制器給出的指令不斷放能量，由于電池的自身特性，隨著充放電次數(shù)增多以及外部環(huán)境壽命會逐漸衰減，因此會導致整個照明系統(tǒng)的使用壽命縮短或者系增加。開關電路原理一節(jié)提到的開關電源電路是太陽能 LED 照明系統(tǒng)中最基本的電路

功率、開關頻率以及主要器件參數(shù)選擇均需考慮在內。開點主要有以下幾點：由于電感電容的儲能特性，電感中的電流與電容兩端的電壓在開關電路中，電感兩端電壓的平均值為 0，流經電容的電在理想變壓器中，電壓與匝數(shù)成正比并且同名同極性，電流點出；電容恒流充電的公式為 C ΔU=I T，電感恒壓儲能 T；變壓器與電感的伏秒積必須平衡。源電路拓撲結構根據(jù)電氣性質分為非隔離型與隔離型，非Boost、Buck-Boost 等，隔離型結構有 Flyback、Forward 等單分析 Buck-Boost 電路工作原理，如圖 2.2 和圖 2.3 分別為構以及輸入輸出對比。

出；容恒流充電的公式為 C ΔU=I T，電感恒壓；器與電感的伏秒積必須平衡。電路拓撲結構根據(jù)電氣性質分為非隔離型與隔離型，ost、Buck-Boost 等，隔離型結構有 Flyback、Forwar分析 Buck-Boost 電路工作原理，如圖 2.2 和圖 2.3 分別以及輸入輸出對比。圖 2.2 Buck-Boost 電路拓撲結構
【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 李寧;王躍;王兆安;張輝;;4種三電平載波調制策略對比研究[J];電氣傳動;2015年12期

2 王亮;孫守娟;;新型MMC電容電壓均衡控制策略研究[J];電力電子技術;2015年11期

本文編號：2887567