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ISSN: 2333-9721
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基于STM32的光伏发电系统三端口DC-DC变换器设计与实现
Design and Implementation of Three-Port DC-DC Converter for Photovoltaic Power Generation System Based on STM32

DOI: 10.12677/SEA.2021.106084, PP. 799-808

Keywords: 光伏发电,STM32,双向DC-DC电路,PWM,PID闭环控制,MPPT算法
Photovoltaic Power Generation
, STM32, Two-Way DC-DC Circuit, PWM, PID Closed-Loop Control,MPPT Algorithm

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Abstract:

本设计提出一种基于STM32的光伏发电系统的三端口DC-DC变换器,并对系统的参数选择和性能设计进行了研究。系统采用STM32单片机作为主控芯片,以双路半桥DC-DC电路为核心电路,构成三端口DC-DC变换器。通过单片机产生PWM波控制IR2103驱动电路,实现提供负载稳定电压。采用PID算法以及MPPT算法,根据采样电流与电压信号反馈,实现系统的恒压闭环控制,最大功率点跟踪以及控制电池组的充放电状态。系统主要包括双向DC-DC模块,辅助电源模块,IR2103驱动模块,INA282电流采样模块,OLED模块等。在模拟光伏发电状态下,本系统能够稳定输出直流电压,负载调整率与电压调整率均低于0.1%,且系统效率高于90%。通过优化电路结构和算法,实现系统高效性和稳定性,并且通过实验测试验证了其正确性和可行性。
This design proposes a three-port DC-DC converter for photovoltaic power generation system based on STM32, and studies the parameters selection and performance design of the system. The system uses STM32 single-chip microcomputer as the main control chip, and a dual-channel half-bridge DC-DC circuit as the core circuit to form a three-port DC-DC converter. The IR2103 drive circuit is controlled by the PWM wave generated by the single-chip microcomputer to realize the stable voltage of the load. Using PID algorithm and MPPT algorithm, according to the sampling current and voltage signal feedback, the system realizes constant voltage closed-loop control, maximum power point tracking and control of the charge and discharge status of the battery pack. The system mainly includes a two-way DC-DC module, auxiliary power module, IR2103 drive module, INA282 cur-rent sampling module, OLED module, and so on. In the simulated photovoltaic power generation state, the system can output DC voltage stably, the load regulation rate and voltage regulation rate are both below 0.1%, and the system efficiency can reach more than 90%. By optimizing the circuit structure and algorithm, the efficiency and stability of the system are realized, and its correctness and feasibility are verified through experimental tests.

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