太陽能光伏/市電并網(wǎng)聯(lián)合供電系統(tǒng)

【摘要】：伴隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人口的增加，對(duì)能源的需求量越來越大，而傳統(tǒng)的不可再生能源石油，煤，天然氣等能源正日益枯竭，同時(shí)它們的使用所造成的環(huán)境污染日益嚴(yán)重?？稍偕茉匆蚱滟Y源豐富，分布廣泛，清潔無污染，是未來的主要應(yīng)用能源，具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。 在眾多的可再生能源中，太陽能具有能源豐富，分布廣泛等優(yōu)點(diǎn)，成為世界各國研究的熱點(diǎn)，是比較理想的可再生能源。太陽能光伏發(fā)電是目前太陽能的主要應(yīng)用方式，但由于太陽能光伏電池的輸出特性受光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度影響較大，因此其輸出是不穩(wěn)定，不連續(xù)的。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運(yùn)行效率，需要加入一后備電源。在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中一般采用蓄電池或超級(jí)電容作為后備電源。但是蓄電池有其體積大，容易造成環(huán)境污染等缺點(diǎn)，所以在有市電的場(chǎng)合可以利用市電作為后備電源，同時(shí)多余的能量可以回饋給電網(wǎng)。本文將太陽能光伏電池和市電結(jié)合起來，提出了一種太陽能光伏/市電并網(wǎng)聯(lián)合供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括太陽能光伏電池、市電、DC-DC變換器和雙向AC/DC變換器。 由于太陽能作為可再生能源，而太陽能光伏電池的輸出受到光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度因素的影響，為了最大限度地利用太陽能，需對(duì)太陽能光伏電池進(jìn)行最大功率跟蹤，實(shí)現(xiàn)最大功率的輸出。本文根據(jù)太陽能光伏電池的輸出和負(fù)載大小情況，提出了一種基于本系統(tǒng)的能量管理控制策略，當(dāng)太陽能光伏電池的最大輸出功率大于負(fù)載所需功率，同時(shí)市電無法正常工作時(shí)，控制DC-DC變換器工作在穩(wěn)壓狀態(tài)；當(dāng)太陽能光伏電池的最大輸出功率小于負(fù)載所需功率時(shí)，控制DC-DC變換器工作在MPPT狀態(tài)，市電提供不足能量；當(dāng)太陽能光伏電池的最大輸出功率大于負(fù)載功率時(shí)，控制DC-DC變換器工作在MPPT狀態(tài)，多余的能量回饋給電網(wǎng)；在陰雨天氣或夜晚，太陽能光伏電池不工作，由市電單獨(dú)給負(fù)載供電。綜述，系統(tǒng)有四種不同的工作模式，即太陽能光伏電池單獨(dú)供電、太陽能光伏電池和市電整流與并網(wǎng)兩種模式下的共同供電、市電單獨(dú)供電。系統(tǒng)的能量管理控制策略控制系統(tǒng)工作在合理的模式。 為了驗(yàn)證所提出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和能量管理控制策略，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)1000W的太陽能光伏/市電并網(wǎng)聯(lián)合供電系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)中的主電路進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì)，在實(shí)驗(yàn)室研制了一臺(tái)原理樣機(jī)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明所提出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和能量管理控制策略的有效性。 【關(guān)鍵詞】：可再生能源 太陽能光伏電池 市電 雙向AC/DC變換器 能量管理
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 能源危機(jī)12-13
• 1.2 太陽能光伏發(fā)電13-17
• 1.2.1 太陽能光伏發(fā)電工作原理13-15
• 1.2.2 太陽能光伏發(fā)電的 MPPT 技術(shù)15-16
• 1.2.3 太陽能光伏發(fā)電的特點(diǎn)16-17
• 1.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)17-19
• 1.4 本文的研究內(nèi)容及意義19-20
• 1.4.1 研究內(nèi)容19
• 1.4.2 研究意義19-20
• 第二章 聯(lián)合供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與電路拓?fù)?/span>20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)20-21
• 2.3 DC-DC 變換器21-25
• 2.3.1 Boost 變換器22
• 2.3.2 LLC 諧振全橋直流變壓器22-25
• 2.4 雙向 AC/DC 變換器25-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 太陽能光伏/市電并網(wǎng)聯(lián)合供電系統(tǒng)的能量管理30-40
• 3.1 引言30
• 3.2 聯(lián)合供電系統(tǒng)的工作模式30-31
• 3.3 能量管理控制策略31-34
• 3.4 MPPT 控制技術(shù)和并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)34-38
• 3.4.1 MPPT 控制技術(shù)34-35
• 3.4.2 雙向 AC/DC 變換器控制技術(shù)35-38
• 3.5 本章小結(jié)38-40
• 第四章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證40-54
• 4.1 引言40
• 4.2 系統(tǒng)的性能指標(biāo)40
• 4.3 系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)40-45
• 4.3.1 Boost 主電路參數(shù)設(shè)計(jì)40-42
• 4.3.2 LLC 諧振全橋直流變壓器主電路參數(shù)設(shè)計(jì)42-44
• 4.3.3 雙向 AC/DC 變換器的主電路參數(shù)設(shè)計(jì)44-45
• 4.4 系統(tǒng)的采樣和驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)45-48
• 4.5 系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證48-52
• 4.6 本章小結(jié)52-54
• 第五章 總結(jié)與展望54-56
• 5.1 本文的主要工作54
• 5.2 下一步要完成的工作54-56
• 參考文獻(xiàn)56-60
• 致謝60-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文及參與完成的科研項(xiàng)目61

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