太阳能飞机能源系统MPPT模块的研究和实现

发布时间：2017-12-13 16:00

  本文关键词：太阳能飞机能源系统MPPT模块的研究和实现

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【摘要】：作为一种新型可再生能源,太阳能储量丰富、利用经济,而且使用时清洁环保无污染,正越来越受到人们的青睐。太阳能飞机采用太阳能作为飞机航行的唯一能源,可以在高空中保持长时间的飞行,而且经济环保,功能灵活,得到了很多国家的重视。机载太阳能电池作为太阳能飞机的能量来源,为太阳能飞机的推进系统和控制设备提供电力支持。然而,由于机体表面积、载重等各方面的限制,机体上所能铺设的电池板数量有限,同时,太阳能电池还是一种非线性电源,其输出会随着外界环境的变化而变化,而且在外界环境一定的条件下存在一个最大功率点(MPP)。如何提高太阳能电池的利用率,如何使太阳能电池一直工作在最大功率点,对于太阳能飞机的能源管理具有十分重要的意义。本文首先对太阳能飞机的能源系统的总体结构进行了介绍,并对各个系统组成部分的特点和需求进行了归纳和介绍。然后对太阳能电池的相关特性进行了研究,并进行了模型推导。通过以上的分析,本文设计了一套控制系统方案,方案采用Buck拓扑结构作为最大功率点跟踪(MPPT)控制的主电路,利用DSP+CPLD的组合作为控制单元。其中对Buck电路实现MPPT的原理和Buck电路的特点进行了详细的分析。根据系统设计方案,本文设计了相关的硬件电路部分,包括：控制电路、MPPT电路、通信电路和电源电路,并制作了一款样机进行实验。在软件和控制算法方面,通过对常用的三种MPPT算法进行实际实验,在比较分析后,提出了一种改进的具有自适应步长的电导增量算法。通过相关对比实验,该算法的速度更快,精度更高,可以有效的提高太阳能电池的效率。
【学位授予单位】：上海应用技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V272
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本文编号：1285706