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随着不可再生能源枯竭以及环境恶化等问题日益突显,寻求可再生能源是世界各国的渴望,而光伏发电被公认为未来最有前途的发电方式之一。光伏发电控制器直接关系到光电转换来源——光伏电池的利用效率,控制器运行的最大功率点跟踪(MPPT)算法是提高发电效率的核心所在。本文以独立光伏发电系统为研究对象,设计了一种改进粒子群MPPT算法,在Simulink仿真环境下证明其在光伏阵列输出P-V特性曲线具有多个峰值点时具有良好的最大功率点追踪效果。在此基础上,设计了一款基于双相交错Buck电路的光伏发电控制器,控制器以MPPT为首要前提,同时融合了蓄电池充电特性,采用了4阶段自动切换的智能充电算法,具有良好的人机交互体验及一系列安全保护措施。本文的详细研究内容如下:1)阐述了光伏发电以及决定发电效率的MPPT算法的现状。建立了光伏电池的等效数学模型,从而在Simulink仿真环境下明确了光伏电池输出特性随光照和温度变化,但其P-V曲线在不同外界环境下保持单峰值特性。在此基础上,分析研究了实际应用中光伏阵列在局部遮阴情况下的多峰值P-V输出特性,并在Simulink中搭建了相应的多峰值模型;2)研究了传统的单峰值MPPT算法,进行了传统算法在局部遮阴环境下的失效性分析。以多峰值光伏阵列模型为研究对象,设计了具有全局寻优能力的改进粒子群的MPPT算法,取得了良好的追踪效果。仿真发现其在外界光照强度变化时也具有动态追踪能力;3)深入分析设计了光伏发电控制器的硬件电路结构及关键元件参数,包括:基于双相交错Buck电路的主电路、基于反激变换的电源电路、基于STM32的控制电路、两种方式的人机交互电路、多种全方位的保护电路和一些其余外围电路;4)研究了蓄电池特性,并将MPPT算法实际化应用,将它们融合后产生一种4阶段高效充电方式。对光伏发电控制器软件进行了详细设计,包括:系统初始化、系统时基生成、智能充电程序、充电保护和显示界面程序。基于C#语言设计了用于实验数据采集的上位机软件,简化了实验分析难度;5)搭建了光伏阵列,制作了光伏发电控制器样机,从电源输出性能、充电纹波指标、MPPT效果、4阶段充电效果以及充电质量5个方面进行了实验测试与分析。实验结果表明所设计的光伏发电控制器整体运行可靠,能有效地实现多峰值MPPT效果,实现了充电阶段的智能切换,输出特性满足设计要求,电路转换效率超过97%。