基于多輸入直流變換器的光伏與市電聯(lián)合供電系統(tǒng)的研究

【摘要】：為了緩解能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題,新能源的開發(fā)利用越來(lái)越受到人們的重視。但一些新能源受到自身的和環(huán)境的各種因素制約,具有供電不連續(xù)、不穩(wěn)定等缺點(diǎn)?？梢岳眯履茉锤髯跃哂械奶匦院透鞣N新能源之間的聯(lián)系,將多種新能源發(fā)電形式組合起來(lái)構(gòu)成新能源聯(lián)合供電系統(tǒng),并對(duì)這些能源形式進(jìn)行合理的能量分配,便可使系統(tǒng)更加穩(wěn)定和連續(xù),還可實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化利用。在新能源聯(lián)合供電系統(tǒng)中,使用單個(gè)多輸入直流變換器(Multiple-Input Converter,MIC),而不是以往的多個(gè)單輸入直流變換器,如此可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和降低系統(tǒng)成本。太陽(yáng)能作為一種具有無(wú)限免費(fèi)資源的可再生清潔能源,現(xiàn)已受到世界各國(guó)學(xué)者的廣泛研究。在易于獲得的地區(qū),市電作為一種穩(wěn)定的能源,非常適合作為太陽(yáng)能的補(bǔ)充能源來(lái)彌補(bǔ)太陽(yáng)能受外界環(huán)境限制大的缺點(diǎn)。本文由聯(lián)合供電系統(tǒng)的概念引入到多輸入直流變換器,首先介紹了多輸入直流變換器的基本結(jié)構(gòu)和組成單元,然后由這些組成單元按照一些級(jí)聯(lián)規(guī)則得到了各種類型的MIC電路。然后本文以雙輸入Buck變換器作為例子,分析了此類MIC的基本原理和電路特性,并給出了基于光伏與市電聯(lián)合供電系統(tǒng)的能量管理策略。該變換器具有電路簡(jiǎn)單、控制靈活、兩路輸入源可以同時(shí)給負(fù)載供電的優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池和市電之間的能量合理分配,就需要弄清楚二者的工作特性。本文介紹了太陽(yáng)能電池的工作原理和工作特性,對(duì)太陽(yáng)能電池進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模,并在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型,并結(jié)合市電搭建了基于雙輸入Buck變換器的光伏與市電聯(lián)合供電系統(tǒng)的仿真模型。為了實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池的優(yōu)先利用,能量管理在新能源聯(lián)合供電系統(tǒng)中是必不可少的。能量管理的核心思想為使系統(tǒng)工作在三種工作模式下,使負(fù)載盡可能多地使用太陽(yáng)能電池所提供的能量,剩余能量由市電補(bǔ)充。本文結(jié)合雙輸入Buck變換器,采用兩個(gè)調(diào)節(jié)器,一個(gè)調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池的功率使其以最大功率輸出,另外一個(gè)調(diào)節(jié)輸出電壓使其穩(wěn)定在額定電壓。本文最后搭建了一臺(tái)200W的基于雙輸入Buck變換器的光伏與市電聯(lián)合供電系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了系統(tǒng)的工作原理是正確的,所采用的能量管理策略也是合理的。 【關(guān)鍵詞】：新能源聯(lián)合供電 多輸入直流變換器 太陽(yáng)能電池 能量管理
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM46;TM72
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 能源現(xiàn)狀11
• 1.2 新能源發(fā)電技術(shù)11-13
• 1.3 新能源聯(lián)合供電系統(tǒng)13-15
• 1.3.1 新能源聯(lián)合供電系統(tǒng)的提出13
• 1.3.2 新能源聯(lián)合供電系統(tǒng)的應(yīng)用13-14
• 1.3.3 新能源聯(lián)合供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)14-15
• 1.4 新能源聯(lián)合供電系統(tǒng)的主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 1.4.1 多輸入直流變換器15-16
• 1.4.2 能量管理策略16
• 1.5 本文的研究?jī)?nèi)容和意義16-18
• 1.5.1 研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.5.2 研究意義17-18
• 第二章 多輸入直流變換器18-29
• 2.1 引言18
• 2.2 多輸入直流變換器的基本結(jié)構(gòu)18-19
• 2.3 多輸入直流變換器的基本單元19-21
• 2.3.1 脈沖源單元19-21
• 2.3.2 輸出濾波器21
• 2.4 多輸入直流變換器電路拓?fù)涞纳梢?guī)則21-23
• 2.4.1 脈沖源單元之間的連接規(guī)則22-23
• 2.4.2 脈沖源單元和輸出濾波器的連接規(guī)則23
• 2.5 多輸入直流變換器電路拓?fù)涞纳?/span>23-27
• 2.6 多輸入直流變換器電路拓?fù)涞暮?jiǎn)化27-28
• 2.7 本章小結(jié)28-29
• 第三章 太陽(yáng)能電池及其最大功率跟蹤29-35
• 3.1 引言29
• 3.2 太陽(yáng)能電池29-32
• 3.2.1 太陽(yáng)能電池的工作原理29
• 3.2.2 太陽(yáng)能電池的等效模型及輸出特性29-32
• 3.3 常用最大功率跟蹤控制方法32-34
• 3.3.1 最大功率跟蹤的概念32
• 3.3.2 最大功率跟蹤的原理32-33
• 3.3.3 最大功率跟蹤的算法33-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第四章 雙輸入Buck變換器35-49
• 4.1 引言35
• 4.2 雙輸入Buck變換器的工作原理35-37
• 4.3 驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位差與電感電流脈動(dòng)的關(guān)系37-45
• 4.3.1 占空比之和小于 137-41
• 4.3.2 占空比之和大于 141-45
• 4.4 太陽(yáng)能電池最大功率跟蹤在雙輸入Buck變換器中的應(yīng)用45-46
• 4.5 能量管理46-48
• 4.5.1 能量管理思想46
• 4.5.2 系統(tǒng)工作模式46
• 4.5.3 能量管理策略46-48
• 4.6 本章小結(jié)48-49
• 第五章 聯(lián)合供電系統(tǒng)的仿真與實(shí)驗(yàn)49-67
• 5.1 引言49
• 5.2 系統(tǒng)性能指標(biāo)49
• 5.3 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)49-50
• 5.4 主電路參數(shù)設(shè)計(jì)50-52
• 5.4.1 功率器件的選擇50-51
• 5.4.2 濾波電感的計(jì)算51
• 5.4.3 濾波電容的計(jì)算51-52
• 5.5 采樣和驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)52-53
• 5.5.1 采樣電路52
• 5.5.2 驅(qū)動(dòng)電路52-53
• 5.6 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)53-56
• 5.6.1 控制硬件設(shè)計(jì)53-55
• 5.6.2 控制軟件設(shè)計(jì)55-56
• 5.7 系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)56-62
• 5.8 系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證62-66
• 5.9 本章小結(jié)66-67
• 第六章 總結(jié)及展望67-69
• 6.1 本文主要工作67
• 6.2 展望67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 攻讀碩士期間取得的成果73-74

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