随着传统能源的日益枯竭以及对环境造成的不良影响,可再生清洁能源备受关注。太阳能是可再生清洁能源,太阳能发电已经成为世界能源的重要组成部分,但太阳能电池的光电转换率较低,大多数光伏发电系统采用最大功率点跟踪(Ma×Power Point Tract.MPPT)技术以获得较高的输出功率。本文主要研究独立光伏发电系统的MPPT技术以及蓄电池的充放电控制策略并设计一款具有MPPT功能的充放电控制器。光伏阵列受环境因素影响存在局部遮阴情况时会出现多个功率点,此时传统MPPT算法失效,为解决这些问题,首先学习了太阳能电池工作原理及数学模型,并通过MATLAB/Simulink搭建光伏阵列的仿真模型,研究了光伏阵列的输出P-U和I-U曲线;在独立光伏控制技术中,通常采用调节DC/DC电路的占空比来实现MPPT技术,因此在局部遮阴情况下,对BUCK电路的光伏阵列输出P-D曲线进行了仿真分析。另外,通过对蓄电池充电特性以及常用蓄电池充电策略优缺点的研究,采用MPPT充电与恒压充电和浮充充电相结合的三阶段充电策略。通过分析传统MPPT算法和粒子群(Particle Swarm Optimization.PSO)算法的优势和不足,对粒子群算法进行了改进,并采用将改进的PSO算法与自适应步长扰动观察法相结合的复合控制策略。针对传统粒子群算法存在搜索速度较慢、粒子初始化位置不易确定,易陷入局部极值等问题,设计了固定边界种群粒子位置初始化方法和分段最大步长策略,以改善算法性能;针对在光照渐变情况下,单一粒子群算法会导致功率损失的问题,引入自适应步长扰动观察法,以保证系统输出功率稳定在全局最大功率点。仿真结果表明,本文改进的复合MPPT控制算法,在局部遮阴下与传统PSO算法相比能更迅速且稳定地追踪到全局极值。分析了常用的DC/DC拓扑结构,对独立光伏充放电控制器的硬件和软件设计进行了详细介绍。硬件电路的设计主要包括充电电路,功率管驱动电路,主控电路,采样电路和LED恒流驱动电路等;软件设计主要包括系统主控程序,采样滤波程序,充电控制程序和LED恒流控制程序等;本文设计的控制器硬件成本较低且具有较强的可扩展性。对设计的独立光伏充放电控制器进行了测试和分析。先对控制器各模块单独进行调试,确保可以工作后,分别对恒流充电程序,恒压充电程序,MPPT算法和LED驱动程序进行了测试。测试结果表明该控制器基本满足设计需求。