高功率密度離網(wǎng)型太陽能電池—蓄電池功率調(diào)節(jié)器研究

【摘要】：隨著能源危機和環(huán)境污染的加劇，太陽能作為一種綠色環(huán)保的可再生能源，越來越受到人們的關注。在對太陽能的開發(fā)利用中，光伏發(fā)電技術一直倍受青睞。離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)可以有效解決偏遠地區(qū)以及山區(qū)的用電問題，極大的改善了人們的生活質(zhì)量，在我國有很大的實用價值和市場價值。本文主要針對離網(wǎng)型太陽能電池陣-蓄電池系統(tǒng)中的功率調(diào)節(jié)器，為了提高系統(tǒng)整體的性能、效率及功率密度，對其拓撲結(jié)構(gòu)及控制方式等方面進行深入研究。 HB4三端口主電路拓撲的設計，工作狀態(tài)的分析，閉環(huán)控制策略為本文主要的內(nèi)容。三端口雙向DC-DC變換器拓撲可以同時實現(xiàn)太陽能電池陣、蓄電池組和負載之間能量傳輸及功率管理控制，具有集成度高、效率高、可靠性高、體積小、成本低等優(yōu)點。使用三端口雙向DC-DC變換器拓撲結(jié)構(gòu)，與MPPT控制方式相結(jié)合，應用于離網(wǎng)型太陽能電池陣-蓄電池系統(tǒng)中。 為此以半橋為基礎，設計出HB4三端口電路。在開環(huán)狀態(tài)下對電路進行分析研究，得到其詳細工作狀態(tài)并計算出各端口間的開環(huán)傳函。以開環(huán)分析結(jié)果為基礎，制定詳細的閉環(huán)控制策略，為保證閉環(huán)控制的穩(wěn)定性和動態(tài)響應，計算閉環(huán)補償函數(shù)。最后，對電路進行全面的仿真和實驗分析，驗證HB4三端口電路在實際應用中的可行性以及對電路進行的理論分析部分的正確性。得到實際電路的運行結(jié)果，對HB4三端口電路各參數(shù)進行進一步優(yōu)化設計，降低開關損耗和隔離變壓器損耗，提高閉環(huán)控制精度。 【關鍵詞】：功率調(diào)節(jié)器 三端口DC-DC變換器 PWM閉環(huán)控制
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題背景8-9
• 1.2 課題研究的目的與意義9-10
• 1.3 國內(nèi)外研究和應用現(xiàn)狀10-15
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 HB4 三端口變換器拓撲結(jié)構(gòu)的研究16-30
• 2.1 引言16
• 2.2 HB4 三端口變換器主拓撲衍生16-18
• 2.3 HB4 三端口變換器工作狀態(tài)分析18-25
• 2.3.1 工作狀態(tài)一18-24
• 2.3.2 工作狀態(tài)二24-25
• 2.4 HB4 三端口變換器開環(huán)分析25-29
• 2.4.1 母線負載端口與輸入端口間關系25-27
• 2.4.2 蓄電池端口與輸入端口間關系27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 HB4 三端口變換器閉環(huán)控制策略與仿真分析30-40
• 3.1 引言30
• 3.2 HB4 三端口變換器閉環(huán)控制策略30-31
• 3.3 HB4 三端口變換器的環(huán)路補償設計31-35
• 3.4 HB4 改進型三端口變換器閉環(huán)控制策略35-39
• 3.4.1 控制策略36-38
• 3.4.2 競爭與調(diào)制38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 HB4 三端口變換器仿真及實驗結(jié)果分析40-49
• 4.1 引言40
• 4.2 HB4 三端口變換器開環(huán)仿真分析40-41
• 4.3 開環(huán)實驗結(jié)果41-46
• 4.4 閉環(huán)實驗結(jié)果46-48
• 4.5 本章小結(jié)48-49
• 結(jié)論49-50
• 參考文獻50-55
• 致謝55

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