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1、word电动车太阳能充电系统的设计摘 要在这个快速发展的时代，我们对能源的需求越来越多，对地球家园的污染也越来越大。就交通而言，各类汽车不断增加，对空气的污染也逐渐严重。为了更好的保护我们的家园，也为了便利人们的出行，电动车成为广大人民群众的首选，它方便，快捷，价格便宜，符合普通大众的出行。但是电动车的普及，虽然为人民大众的生活提供了很大的方便，但是电的供应需要大量的煤炭等一些不可再生能源，煤炭的大量燃烧不仅使这些不可再生资源的枯竭，还造成了很大的污染。人们赖以生存的空气，水资源都被严重的污染，因此我们需要清洁无污染的太阳能来发电。这次的设计是以太阳能光伏发电为前提，把太转化为电能提供给电动车
2、来利用。首先研究的是小型独立光伏发电系统，它发展的程度以及如今发展的趋势，而太阳能转化的效率和光伏器件的成本也是一个很大的问题。光伏器件的价格是有多方面的因素来决定的，而太阳能的转化效率是可以深入研究的。为了使太阳能的转化效率达到最高，本文采用了最大功率点跟踪分析法来研究确定它的转化效率，以及太阳能电池板的确定。本文总体分为对太阳能电池板的研究，充电系统的设计，最大功率跟踪法（MPPT）的介绍，其中充电系统的设计包括DC升压电路和充电控制电路。关键词：电动车，太阳能，光伏充电，MPPTThe Design of the Electric Car Solar Charging SystemAut
3、hor: Liu naTutor: Si XiaopingAbstractIn this era of rapid development, we are more and more demand fore nergy, pollution of the earth is being more and morebig. Growing in terms of traffic, all kinds of cars, air pollution is increasingly serious. In order to better protect our home, and to facilita
4、te the travel of people, electric cars bee the first choice for the people, it is convenient, fast, cheap, conforms to the general public. But the popularity of electric cars, although the lives of the people provides a great convenience, but the supply of electricity needs a lot of coal and other n
5、on-renewable energy, the burning of coal not only make the depletion of non-renewable resources, also caused a lot of pollution. People live in the air and water are serious pollution, so we need to clean pollution-free solar energy to generate electricity.This design is to use solar energy to elect
6、ric power, mainly on the basis of independent photovoltaic design a electric bicycle charging system, first of all, is the study of the small independent photovoltaic powergeneration system, its development degree and the development trend of nowadays, and the cost of solar energy conversion efficie
7、ncy and photovoltaic devices is also a big problem. The price of photovoltaic devices have many factors to determine, and the conversion efficiency of solar energy can be in-depth study. In order to make the conversion efficiency of solar energy to achieve the highest, in this paper, using the metho
8、d of maximum power point tracking to determine its efficiency. Also the size of the solar panels is calculated through the experiment. This paper is divided into the study of solar panels, the overall design of the charging system, the method of maximum power tracking (MPPT) is introduced, including
9、 the design of the charging system including a DC charging booster circuit and control circuit.Key words: Electric Cars, Solar Power, Solar Charge, MPPT目 录1 绪论11.1 课题背景1论文设计目的12 系统模块的设计3光伏发电发展以及研究现状3系统框图32.3 电池板的选取模块42.4 DC升压变换电路模块4充电电路5蓄电池模块63效率分析8定电压跟踪法8电导增量法93.3 扰动观察法94总体电路的设计11总 结12致13参考文献14 / 1
10、 绪论1.1 课题背景在这个快速发展的时代，电动自行车已经成为我国城乡居民普遍使用的一种交通工具。这些电动自行车主要是使用室充电，用电动机驱动，蓄电池给供电。然而蓄电池普遍使用的是工业发电对其进行供电。正如我们所知道的，能源的日益稀缺已经成为一个全球性的问题，并且对我们的家园污染非常严重，因此取之不尽，用之不竭的太阳能的使用给我们带来了希望，太清洁无污染，把它作为能源对蓄电池进行充电是非常可取的。本文最大的问题就是对光伏充电的研究。光伏发电是太阳能充电装置的一项比较重要的技术，近年来，随着PV技术的提高以及价格的降低，光伏发电技术在很多领域也得到了广泛的应用，并且规模也在日益的扩大。光伏发电不
11、消耗原料，没有噪声和污染，还不会受地域的限制，建设时间短，维护方便，安全可靠，而且也不需要架输电路线这些也是太阳能能被大规模使用的原因。要想更好的实现光伏发电的功能，良好的性能，合适温度系数的太阳能电池板的使用才能满足要求。然而太在时刻变化着，太阳能光伏电池两端的输出电压也是在时刻变化着，这样电池的输出功率也会随着产生变化，因此，为了使太阳能电池的利用效率得到进一步的提高，使太阳能电池的工作点得到有效的调整也是一个重要途径，不断的调整并实验电池的工作点，并使电池始终工作在它的最大功率点的附近1。所以要想设计好太阳能电动车的充电系统，怎样实现最大功率点的跟踪是需要解决的一个重要的问题。还有就是太
12、阳能电池板的选取，太阳能电池板的选取十分重要，它直接决定了对光照的吸收的程度，还要考虑光伏电池的价格问题。电动自行车在中国的使用已经非常的普遍，而利用太阳能电池板使用光伏发电技术给电动自行车充电是非常有意义的，取之不尽，用之不竭的太清洁无污染，是最理想的能源。本课题是从能源的利用入手，结合光伏发电技术，来设计一个电动车的充电设备。首先是太阳能电池板面积的选取，通过电动自行车每天消耗的电量来确定太阳能电池板的功率和面积的大小。其次研究的是独立光伏发电系统，了解独立光伏发电系统的概念，组成以及在国外研究的发展状况。认真研究光伏发电技术当前的一些问题，还有其中的一些关键的技术2。最后，由于目前太阳能
13、电池的转换效率还并不是很高，当电动自行车作为一种交通工具完全利用太阳能电池光伏发电时，它能够持续的路程还很短，所以，要想更好的利用太，需要研究和确定太阳能电池的效率，采用最大功率追踪分析系统的效率以及性能。2 系统模块的设计能源和环境的问题已经成为近年来人们关注的重点问题之一，为了使能源和环境得到可持续发展，光伏发电技术已经成为了各个国家发展的重点，早在20世纪末的时候，光伏发电技术就已经发展的比较成熟，随着时间的增长和各个国家发展的迅速进步，很多国家都利用太阳能发电来使用在各个用电的行业。对于中国在2006年太阳电池的产量就已经达到了369.5 MWp，仅仅在日本和德国之后，这说明我国在这项
14、技术中具有很强的国际竞争能力。但是作为光伏发电大国，我国的光伏使用市场还没有被完全的打开。由于光伏发电使用价格比常规发电的使用价格高很多，使我国的光伏发电市场受到限制。从光伏发电应用以来，我国的光伏应用市场较多的使用于离网农村电气化工程，在交通工具方面的应用相对来说是比较少的3。近年来汽油价格在不断上涨，要使我国的交通问题得到解决不能依靠汽车的发展，对环境污染太严重，环保的压力，能源的紧，石油、煤炭资源的有限，这些都促进了电动自行车的发展。电动车相对与其它交通工具而言有非常大的优势，比自行车快捷，比汽车以及公交车等方便，使用起来还比较舒服，再加上可以用太阳能为电动车提供电能，那就更加促进电动车
15、的受欢迎的程度。本节讲述是光伏充电系统主要的各部分设计的工作原理，首先通过太阳能电池板收集太，然后经过DC-DC转换器将收集的太阳能转化为电能给蓄电池充电，应为铅蓄电池直接输出电压比较低，直接使用时没有办法满足负载的需要，所以要加上一个升压变换器，将直流电压升高，然后再通过充电控制电路来给蓄电池充电，供电动车使用。其系统框架结构如图2.1所示。太阳能电池板DC-DC升压变换充电电路铅蓄电池2.1 系统框图2.3 电池板的选取模块对电动车太阳能充电系统而言，太阳能电池板的选取也是非常重要的。而我们选取的电池板功率的大小需要根据电动自行车的参数系统设计的目标来选取4。为了做到这一点，我选取了一辆电动自行车，以电动自行车的参数做了实验，其参数如表2.1所示。蓄电池类型容量标准电压免维护铅蓄电池48V电机形式额定功率额定电压无刷一体轮提速电机240W48V根据表2.1中电动车的参数，计算出太阳能电池的总功率为30W，而每块太阳能电池板的参数如下表2.2所示。表2.2 太阳能电池板参数尺寸长度X宽度X厚度质量（kg）额定功率（W）开路电压（V）短路电压（A）245X165X3511从两个表中参数的对比分析可以看出，太阳能电池板的额定功率参数为5W
