独立光伏发电系统解决了公共电网未覆盖地区的供电问题,在缓解对不可再生能源依赖的同时,还有利于对环境的保护。因此,独立光伏发电系统的研究成为了光伏应用领域的热点之一。本文围绕独立光伏发电系统中发电与储能的一体化控制器关键技术展开研究,主要研究工作如下:1.建立独立光伏发电系统模型。基于光伏电池工作原理,建立了光伏电池等效电路、工程数学模型以及仿真模型,对太阳能电池在标准环境条件和变化环境条件下的I-U、P-U特性曲线进行了仿真分析;建立了基于同步BUCK电路的一体化控制器主电路拓扑数学模型以及锂电池的等效电路模型,分别对其输出特性进行了仿真分析,为独立光伏发电系统一体化控制器的研究奠定了理论基础。2.独立光伏发电系统MPPT(Maximum Power Point Tracking,MPPT)算法研究。通过对传统独立光伏发电系统充电控制器的MPPT算法原理及优缺点分析,针对扰动观察法在追踪过程中,光照非均匀变化时存在功率点误判,且扰动步长设置无法兼顾MPPT的动稳态性能的问题,基于MPPT传统功率预测和自适应变步长思想提出了一种改进MPPT算法,该算法通过引入光照变化率,将非均匀变化的光照进行线性化处理,解决了扰动观察法在光照非线性变化时存在功率变化量d P的误判问题;结合d P/d U在最大功率点时的特征,提出反正切函数归一化处理步长因子的方法,实现了MPPT过程中步长因子的自动适应动态调整,兼顾了MPPT的动态性能与稳态性能要求。3.独立光伏发电系统锂电池充电算法研究。研究论证了锂电池传统充电方法优缺点,并结合光伏电池组件的输出特性,将MPPT技术融入传统锂电池充电算法中,提出了一种改进的独立光伏发电系统锂电池三阶段充电算法,实现了光伏电池组件对锂电池的MPPT充电、恒压充电、浮充充电。4.独立光伏发电系统一体化控制器设计与实验研究。搭建了基于DSP28335的独立光伏发电系统一体化控制器实验平台。测试了改进MPPT算法在系统启动、环境剧烈变化、环境不变以及负载变化时的性能,并与传统的扰动观察法进行了对比实验。实验结果表明:改进算法在光照变化时避免了扰动误判问题,MPPT动稳态性能良好;进行了锂电池三阶段充电实验研究。实验结果表明:改进的三阶段充电算法不但保证了充电效率以及光伏电池发电利用率,而且延长了锂电池的使用寿命。综上,本文所设计的独立光伏发电系统一体化控制器实现了发电与储能的一体化控制,所提出的MPPT算法和充电算法具有工程可行性。