含光伏電源的電動(dòng)汽車換電站運(yùn)行與控制研究

【摘要】：電動(dòng)汽車與光伏發(fā)電是新能源領(lǐng)域的兩大重要發(fā)展方向，本文以電動(dòng)汽車換電站與光伏發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)光伏電源接入電動(dòng)汽車換電站的能量分配方式、換電站配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、站內(nèi)直流微電網(wǎng)各單元接口變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制策略和系統(tǒng)的工作模式等問題進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。 論文首先介紹國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車充/換電站的發(fā)展趨勢(shì)及研究現(xiàn)狀，闡述含光伏電源電動(dòng)汽車換電站的研究意義，分析當(dāng)前我國(guó)在該領(lǐng)域研究與應(yīng)用中的不足，在此基礎(chǔ)上提出對(duì)含光伏電源電動(dòng)汽車換電站運(yùn)行與控制研究的設(shè)想。 接著從可靠性分析的角度對(duì)電動(dòng)汽車換電站典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，計(jì)算出了典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下?lián)Q電站的可靠度與平均無故障時(shí)間。通過對(duì)典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的對(duì)比分析，權(quán)衡可靠性與經(jīng)濟(jì)性兩項(xiàng)指標(biāo)，考慮光伏電源接入的能量分配方式，設(shè)計(jì)含光伏電源電動(dòng)汽車換電站的交直流混合供電系統(tǒng)。并對(duì)換電站在實(shí)際運(yùn)行過程中的經(jīng)營(yíng)模式、對(duì)電力系統(tǒng)的影響與社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析。 然后，本文對(duì)換電站內(nèi)直流微電網(wǎng)進(jìn)行研究，其包含光伏單元、儲(chǔ)能單元、充電單元、并網(wǎng)單元，對(duì)各單元接口變流器所采用的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制策略進(jìn)行分析及原理的介紹，仿真驗(yàn)證各接口變流器所選拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制策略的準(zhǔn)確性。 最后，本文對(duì)換電站的控制原則與系統(tǒng)的工作模式進(jìn)行研究。在能量平衡的基礎(chǔ)上，并結(jié)合換電站實(shí)際運(yùn)行的情況，對(duì)換電站的直流微電網(wǎng)各單元采用分布式控制策略，各單元依據(jù)直流母線的電壓值及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的改變來自動(dòng)切換其控制策略，實(shí)現(xiàn)各模塊之間有功功率的最優(yōu)分配。系統(tǒng)分為兩種運(yùn)行狀態(tài)：并網(wǎng)運(yùn)行與獨(dú)立運(yùn)行。為了最大限度的利用新能源，光伏電源始終工作在最大功率跟蹤狀態(tài)；充電裝置用來對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電，在充電的過程中根據(jù)蓄電池的狀態(tài)進(jìn)行恒流與恒壓充電控制的無縫切換。系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，儲(chǔ)能裝置維持光伏電源與充電裝置之間能量的平衡，根據(jù)直流母線的實(shí)際電壓與參考值的比較判定其雙向變流器的工作狀態(tài)；系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，并網(wǎng)裝置通過自動(dòng)切換整流與逆變的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與系統(tǒng)之間能量的雙向流動(dòng)，維持光伏電源與充電裝置之間功率的平衡。論文最后對(duì)直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的四種工作模式進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了本文對(duì)含光伏電源電動(dòng)汽車換電站運(yùn)行與控制研究的準(zhǔn)確性。 【關(guān)鍵詞】：電動(dòng)汽車換電站 光伏電源 直流微電網(wǎng) 分布式控制策略
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM910.6;U469.72
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 研究的背景與意義11-12
• 1.2 電動(dòng)汽車充/換電站的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)12-14
• 1.2.1 國(guó)外電動(dòng)汽車充/換電站的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)12-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車充/換電站的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)13-14
• 1.3 含光伏電源電動(dòng)汽車換電站研究的意義與現(xiàn)狀14-15
• 1.3.1 含光伏電源電動(dòng)汽車換電站的研究意義14
• 1.3.2 含光伏電源電動(dòng)汽車換電站的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 論文的主要內(nèi)容和篇章結(jié)構(gòu)15-17
• 第2章 含光伏電源的電動(dòng)汽車換電站方案設(shè)計(jì)17-27
• 2.1 光伏電源接入換電站的能量分配方式17-18
• 2.2 換電站的供電方式18-19
• 2.2.1 交流供電方式18
• 2.2.2 直流供電方式18-19
• 2.3 換電站的可靠性分析19-24
• 2.3.1 交流和直流供電方式的可靠性分析19-23
• 2.3.2 變壓器的可靠性分析23-24
• 2.4 含光伏電源的電動(dòng)汽車換電站配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)24-25
• 2.5 換電站運(yùn)行過程中要考慮的主要因素25-26
• 2.5.1 經(jīng)營(yíng)模式25
• 2.5.2 對(duì)電網(wǎng)的影響25-26
• 2.5.3 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第3章 換電站光伏單元與儲(chǔ)能單元的工作特性研究27-36
• 3.1 光伏單元的工作特性研究27-32
• 3.1.1 光伏電池的工作原理27-28
• 3.1.2 單體光伏電池的等效電路28-29
• 3.1.3 光伏電池板的輸出特性分析29-30
• 3.1.4 光伏電池板仿真模型及輸出特性30-32
• 3.2 儲(chǔ)能單元的工作特性研究32-35
• 3.2.1 電池的工作特性32-34
• 3.2.2 儲(chǔ)能蓄電池的容量配置34-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 第4章 換電站直流微電網(wǎng)單元接口變流器及其控制策略分析36-58
• 4.1 換電站直流微電網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)36-37
• 4.2 并網(wǎng)變流器及其控制策略分析37-42
• 4.2.1 三相全橋 PWM 雙向變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)37-38
• 4.2.2 電壓定向的空間矢量控制38-39
• 4.2.3 仿真分析39-42
• 4.3 光伏電源 DC/DC 變流器及其控制策略分析42-46
• 4.3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)常用 DC/DC 電路工作原理分析42-44
• 4.3.2 光伏電源模塊控制44-45
• 4.3.3 仿真分析45-46
• 4.4 儲(chǔ)能裝置變流器及其控制策略分析46-52
• 4.4.1 儲(chǔ)能裝置常用 DC/DC 電路工作原理分析46-49
• 4.4.2 雙向 DC/DC 變流器控制策略49-50
• 4.4.3 仿真分析50-52
• 4.5 充電機(jī)結(jié)構(gòu)及其控制策略分析52-57
• 4.5.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)52-53
• 4.5.2 充電方式的選擇53-54
• 4.5.3 充電控制策略54-55
• 4.5.4 仿真分析55-57
• 4.6 小結(jié)57-58
• 第5章 換電站直流微電網(wǎng)運(yùn)行與控制研究58-71
• 5.1 換電站的控制原則和控制拓?fù)?/span>58-59
• 5.2 系統(tǒng)運(yùn)行過程中的工作模式分析59-62
• 5.3 系統(tǒng)運(yùn)行過程中的等效電路分析62-64
• 5.4 系統(tǒng)各運(yùn)行模式的仿真分析64-70
• 5.4.1 并網(wǎng)運(yùn)行過程中不同工作模式的仿真分析64-67
• 5.4.2 獨(dú)立運(yùn)行過程中不同工作模式的仿真分析67-70
• 5.5 小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的主要學(xué)術(shù)論文78

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