光伏—儲能系統(tǒng)中功率傳輸控制技術(shù)研究

【摘要】：光伏電源的出力受光照強度、溫度和負載影響較大，具有波動性較大的特點?？紤]接入由超級電容器和蓄電池組成的混合儲能系統(tǒng)，充分利用超級電容器功率密度高和蓄電池能量密度高的特點，構(gòu)成性能優(yōu)越的光伏-儲能系統(tǒng)。通過對該系統(tǒng)進行功率傳輸控制技術(shù)研究，減小光伏系統(tǒng)對電網(wǎng)和負載的影響，并延長混合儲能系統(tǒng)的使用壽命。 論文首先介紹了各個儲能源通過雙向DC-DC變換器接入直流母線的光伏-儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，制定了光伏-儲能系統(tǒng)的三種主要能量管理策略，在此基礎(chǔ)上確定了各個雙向DC-DC變換器的工作模式，設(shè)定了相應(yīng)的恒壓、恒流控制目標。 其次，為實現(xiàn)光伏電源最大功率跟蹤(MPPT)，采用電導增量法尋求最大功率點所對應(yīng)的電壓，并利用PI控制跟蹤此電壓；對混合儲能系統(tǒng)控制器設(shè)計而言，基于傳統(tǒng)的小信號模型，通過頻域補償方法，設(shè)計了雙向DC-DC變換器工作于不同模式下的恒壓、恒流補償電路。 然后，設(shè)計了滑模變結(jié)構(gòu)MPPT控制器，該控制器結(jié)合趨近律思想，縮短了到達滑模面的時間，利用等效控制和占空比相等的關(guān)系，實現(xiàn)了開關(guān)頻率的恒定；對于蓄電池充放電電流的控制，研究了基于滯環(huán)方式的單環(huán)滑模變結(jié)構(gòu)控制方法；針對超級電容器所連雙向DC-DC變換器，提出了一種結(jié)合PI的雙環(huán)滑模變結(jié)構(gòu)控制方法，該方法將外環(huán)PI控制的輸出作為內(nèi)環(huán)滑模變結(jié)構(gòu)控制方法的參考值，以保持直流母線電壓恒定和延長混合儲能系統(tǒng)的壽命。 最后在MATLAB/Simulink環(huán)境下搭建了所提出的系統(tǒng)，進行了控制方法的仿真，結(jié)果表明，所采用的滑模變結(jié)構(gòu)控制方法在穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能方面均具有良好的效果，適用于光伏-儲能系統(tǒng)中。 【關(guān)鍵詞】：超級電容器 蓄電池 光伏-儲能系統(tǒng) 雙向DC-DC變換器 滑模變結(jié)構(gòu)控制 MATLAB/Simulink
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題的研究背景與意義9
• 1.2 雙向 DC-DC 變換器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢9-16
• 1.2.1 雙向 DC-DC 變換器拓撲研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 雙向 DC-DC 變換器控制研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.3 雙向 DC-DC 變換器在光伏-儲能系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢15-16
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容16-17
• 第2章 光伏-儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與能量管理策略17-25
• 2.1 光伏-儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)17-18
• 2.2 光伏-儲能系統(tǒng)模型18-21
• 2.2.1 光伏電源的模型18-19
• 2.2.2 儲能系統(tǒng)的模型19
• 2.2.3 負載模型19-21
• 2.3 系統(tǒng)能量管理策略21-22
• 2.4 系統(tǒng)參數(shù)的選取22-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 光伏-儲能系統(tǒng)線性控制方法研究25-34
• 3.1 光伏電源 MPPT 控制器設(shè)計25-26
• 3.2 Boost 變換器輸出恒壓/恒流控制方法26-31
• 3.2.1 Boost 變換器輸出恒壓控制方法26-28
• 3.2.2 Boost 變換器輸出恒流控制方法28-31
• 3.3 Buck 變換器恒流/恒壓控制方法31-32
• 3.3.1 Buck 變換器輸出恒流控制方法31-32
• 3.3.2 Buck 變換器源端恒壓控制方法32
• 3.4 系統(tǒng)控制器設(shè)計32-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第4章 光伏-儲能系統(tǒng)滑模控制方法研究34-42
• 4.1 滑?？刂品椒ㄔ?DC-DC 變換器中的實現(xiàn)方式34-35
• 4.2 光伏電源滑模 MPPT 控制器的設(shè)計35-36
• 4.3 混合儲能系統(tǒng)控制器模型及設(shè)計36-40
• 4.4 頻率對變換器的影響及估算40-41
• 4.5 本章小結(jié)41-42
• 第5章 仿真分析42-50
• 5.1 仿真模型的建立42-45
• 5.2 線性控制方法仿真45-46
• 5.3 滑?？刂品椒ǚ抡?/span>46-48
• 5.4 仿真結(jié)果比較48-49
• 5.5 本章小結(jié)49-50
• 第6章 結(jié)論與展望50-52
• 6.1 結(jié)論50
• 6.2 展望50-52
• 參考文獻52-55
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文及參加的科研工作55-56
• 致謝56

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