應(yīng)用于獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率管理器

【摘要】：進(jìn)入21世紀(jì)以后,隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長,能源危機(jī)和環(huán)境污染等問題日益突出,發(fā)展可再生能源產(chǎn)業(yè)是解決上述問題的重要途徑之一。光伏能源具有清潔、可再生、無噪音等優(yōu)點(diǎn),是優(yōu)秀的新能源之一。但由于光伏發(fā)電受環(huán)境影響大,其輸出的能量具有較強(qiáng)的隨機(jī)性性。傳統(tǒng)的解決方案主要是通過配置大容量儲能元件,來維持輸出電壓,抑平光伏的波動(dòng),實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)功率的穩(wěn)定輸出。論文選擇獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量管理方法作為研究目標(biāo),分析了常用的獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中作為能量管理器的直流變換器,針對所選的變換器拓?fù)溲芯苛霜?dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量管理策略,提出了LPPT的管理算法,并在研制的樣機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 論文的第一章總結(jié)了光伏發(fā)電系統(tǒng)幾種常見的系統(tǒng)架構(gòu),以及其相應(yīng)的功率管理方法,分析了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。介紹了論文研究內(nèi)容。 論文的第二章針對現(xiàn)有的光伏用直流變換器建立了其損耗模型,并對其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析。針對論文的研究目標(biāo),選擇較為合適的直流變換器拓?fù)?對其進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 論文的第三章主要針對光伏的輸出功率管理的算法進(jìn)行了研究。建立了光伏直流變換器的交流小信號模型,設(shè)計(jì)了其控制環(huán)路。分析了MPPT的工作原理,在此基礎(chǔ)上,提出了LPPT的控制原理。同時(shí)分析了MPPT和LPPT兩種控制模式的切換方法。 論文的第四章介紹了研制的一臺5kW的實(shí)驗(yàn)樣機(jī),在該實(shí)驗(yàn)樣機(jī)上對MPPT和LPPT的算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 第五章對論文完成的研究工作進(jìn)行了總結(jié),并討論了光伏發(fā)電系統(tǒng)領(lǐng)域今后的發(fā)展方向。 【關(guān)鍵詞】：三電平直流變換器 光伏 最大功率 功率管理
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目錄6-8
• 第1章 緒論8-20
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 光伏電池原理及特性9-12
• 1.2.1 光伏電池工作原理9-10
• 1.2.2 光伏電池工作特性10-12
• 1.3 國內(nèi)外非隔離光伏發(fā)電系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢12-18
• 1.3.1 非隔離并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)12-15
• 1.3.2 非隔離獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)15-18
• 1.4 研究內(nèi)容18-20
• 第2章 高效率直流變換器的結(jié)構(gòu)分析與比較20-31
• 2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)需求分析20-21
• 2.2 直流變換器電路損耗分析21-28
• 2.2.1 兩電平DC/DC變換器損耗分析22-25
• 2.2.2 三電平DC/DC變換器損耗分析25-28
• 2.3 非隔離型DC/DC效率比較28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 獨(dú)立光伏發(fā)電功率管理算法的設(shè)計(jì)31-46
• 3.1 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)功率流動(dòng)分析31-33
• 3.2 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)控制架構(gòu)33-36
• 3.2.1 光伏三電平Boost建模33-35
• 3.2.2 三電平直流變換器控制環(huán)路設(shè)計(jì)35-36
• 3.3 最大功率跟蹤算法36-39
• 3.4 限定功率跟蹤算法39-45
• 3.4.1 靜態(tài)條件下LPPT算法工作方式39-42
• 3.4.2 動(dòng)態(tài)條件下LPPT算法工作方式42-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第4章 光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺與測試46-54
• 4.1 硬件電路與設(shè)計(jì)46-49
• 4.1.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)46-48
• 4.1.2 主電路參數(shù)48-49
• 4.2 實(shí)驗(yàn)平臺測試49-53
• 4.2.1 MPPT實(shí)驗(yàn)49-50
• 4.2.2 靜態(tài)條件下LPPT實(shí)驗(yàn)50-52
• 4.2.3 動(dòng)態(tài)條件下LPPT實(shí)驗(yàn)52-53
• 4.3 本章小結(jié)53-54
• 第5章 總結(jié)與展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-60
• 附錄A (功率變換器損耗模型)60-67
• 1. 單Boost電路損耗分析60-61
• 2. 交錯(cuò)并聯(lián)Boost電路損耗分析61-63
• 3. 飛跨電容Boost電路損耗分析63-64
• 4. 三電平Boost電路損耗分析64-67
• 附錄B (樣機(jī)照片)67-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文68-69
• 致謝69

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