無均衡管理的分布式家用光伏/鋰電發(fā)電系統(tǒng)

【摘要】：當(dāng)今世界傳統(tǒng)能源匱乏日益嚴(yán)重,環(huán)境污染問題愈加嚴(yán)重。作為可以解決這兩個問題的新能源也日益成為了社會大眾的焦點,逐漸成為世界各國研究的熱點。而又由于很多偏遠(yuǎn)地區(qū)自身所具有的特殊的地理環(huán)境,導(dǎo)致大電網(wǎng)難以延伸,從而使得這些地區(qū)供電困難,因此在這些地區(qū)需要獨立的發(fā)電設(shè)備來滿足用電需求。而這些地方往往有很豐富的太陽能資源,因此可以在這些偏遠(yuǎn)地區(qū)建立光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行供電。本文將傳統(tǒng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)原有的鉛酸蓄電池由鋰電池代替,并引入無均衡管理策略來彌補鋰電池的自身缺陷。本文根據(jù)對偏遠(yuǎn)地區(qū)日照輻射度、日照時長和連續(xù)陰雨天等環(huán)境條件的調(diào)查,偏遠(yuǎn)地區(qū)典型家庭用電需求分析,設(shè)計了無均衡管理的分布式光伏/鋰電家用發(fā)電系統(tǒng)具體方案。該系統(tǒng)方案由單體鋰電池和與之匹配的光伏電池構(gòu)成分布式自治模組,再由模組靈活串并聯(lián)構(gòu)成整個發(fā)電系統(tǒng)。提出了無均衡管理控制策略,在該控制策略下,鋰電池和光伏電池能夠在安全區(qū)域運行。該策略能夠解決光伏電池列陣間的陰影效應(yīng),且相比于傳統(tǒng)的鋰電池自均衡管理策略,無均衡管理克服了鋰電池組的一致性問題。在Matlab/Simulink仿真平臺上,搭建無均衡光伏/鋰電家用發(fā)電系統(tǒng),并進(jìn)行了仿真實驗。仿真結(jié)果驗證了系統(tǒng)的可行性和控制策略的有效性,并為硬件的實現(xiàn)提供了理論依據(jù)。設(shè)計研制了無均衡模組控制器,詳細(xì)介紹了其硬件和相關(guān)器件的設(shè)計原理和參數(shù)選型。于此同時,搭建了無均衡光伏/鋰電發(fā)電系統(tǒng)實驗平臺。通過對實驗數(shù)據(jù)分析,驗證了控制策略的有效性和無均衡管理的光伏/鋰電發(fā)電系統(tǒng)的可行性。 【關(guān)鍵詞】：光伏電池 鋰電池 無均衡管理策略 家用發(fā)電系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4;TM912
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 研究意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)13-14
• 1.2.2 鋰電池均衡管理14-15
• 1.2.3 光伏/鋰電發(fā)電系統(tǒng)15-18
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容18-19
• 第2章 光伏/鋰電發(fā)電系統(tǒng)原理19-28
• 2.1 光伏電池19-22
• 2.1.1 光伏電池工作原理19-20
• 2.1.2 光伏電池模型20-21
• 2.1.3 光伏電池基本特性21-22
• 2.2 鋰電池22-25
• 2.2.1 鋰電池工作原理22-23
• 2.2.2 鋰電池主要參數(shù)23
• 2.2.3 鋰電池的充電方法23-24
• 2.2.4 鋰電池的特性24-25
• 2.3 光伏/鋰電發(fā)電系統(tǒng)25-27
• 2.3.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)25-27
• 2.3.2 控制器27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 無均衡光伏/鋰電發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計方案28-41
• 3.1 系統(tǒng)設(shè)計28-32
• 3.1.1 系統(tǒng)負(fù)載需求分析28-29
• 3.1.2 地理環(huán)境分析29-30
• 3.1.3 系統(tǒng)配置30-31
• 3.1.4 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置31-32
• 3.1.5 控制策略32
• 3.2 建模及仿真驗證32-40
• 3.2.1 鋰電池建模及仿真32-33
• 3.2.2 光伏電池建模及仿真33-34
• 3.2.3 系統(tǒng)建模及仿真34-40
• 3.3 本章小結(jié)40-41
• 第4章 無均衡光伏/鋰電發(fā)電模組控制器41-53
• 4.1 模組硬件電路設(shè)計41-47
• 4.1.1 模組控制電路41-42
• 4.1.2 數(shù)據(jù)采集電路42-44
• 4.1.3 充電電路44-45
• 4.1.4 負(fù)載電路45
• 4.1.5 狀態(tài)指示電路45-46
• 4.1.6 弱電供電單元46-47
• 4.2 模組控制器軟件設(shè)計47-49
• 4.3 模組控制器電路仿真49-51
• 4.3.1 模組電路49-50
• 4.3.2 仿真及結(jié)果分析50-51
• 4.4 模組控制器電路實現(xiàn)51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第5章 無均衡光伏/鋰電發(fā)電系統(tǒng)性能測試53-60
• 5.1 實驗系統(tǒng)搭建53-55
• 5.1.1 實驗平臺硬件介紹53-54
• 5.1.2 實驗測試軟件介紹54
• 5.1.3 實驗系統(tǒng)搭建54-55
• 5.2 實驗測試及結(jié)果分析55-59
• 5.2.1 單體模組的實驗結(jié)果55-56
• 5.2.2 無均衡實驗系統(tǒng)測試結(jié)果56-59
• 5.3 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果67

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