應(yīng)用于電動汽車換電站的光伏發(fā)電接入系統(tǒng)研究

【摘要】：日益凸顯的石油供需矛盾和大氣污染問題迫使傳統(tǒng)動力汽車向新能源汽車轉(zhuǎn)型，而電動汽車作為新能源汽車的代表，已被公認(rèn)為21世紀(jì)汽車工業(yè)發(fā)展的主要方向。作為電動汽車的能量補(bǔ)給站，電動汽車換電站的建設(shè)必不可少。如何將光伏發(fā)電與電動汽車換電站有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)新能源系統(tǒng)的接入，對電動汽車電池進(jìn)行充電，亦是當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。 本文針對電動汽車換電站的實(shí)際結(jié)構(gòu)，提出了一套應(yīng)用于電動汽車換電站的光伏發(fā)電接入系統(tǒng)。不同于傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用新型的主結(jié)構(gòu)和最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制策略，具有升壓效率高，輸出電壓穩(wěn)定等特性，在電動汽車換電站的應(yīng)用中具有其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。 提出應(yīng)用于電動汽車換電站的光伏發(fā)電接入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該方案在系統(tǒng)主結(jié)構(gòu)上采用新型的Z-Source變換器，在光伏陣列MPPT控制上采用基于系統(tǒng)輸出電流的控制策略。分別對系統(tǒng)光伏發(fā)電模塊和三相PWM整流模塊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，并對各模塊的控制策略進(jìn)行分析。 對新型Z-Source變換器進(jìn)行理論分析與仿真驗(yàn)證。針對傳統(tǒng)Boost變換器升壓效率低、輸出電壓有限可能導(dǎo)致光伏系統(tǒng)的輸出電壓達(dá)不到電動汽車換電站直流母線電壓要求的問題，提出在光伏系統(tǒng)DC/DC環(huán)節(jié)采用新型Z-Source變換器。對比于傳統(tǒng)Boost變換器，分別從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理、升壓因子等方面對兩者進(jìn)行理論對比研究及仿真對比分析，仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。 對基于系統(tǒng)輸出電流的MPPT控制策略進(jìn)行理論分析與仿真驗(yàn)證。針對電動汽車換電站存在電壓穩(wěn)定的直流母線這一特點(diǎn)，提出一種新穎的基于系統(tǒng)輸出電流的光伏發(fā)電MPPT控制策略，該控制策略能夠在保證光伏系統(tǒng)的輸出電壓恒定的前提下，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對光伏陣列的MPPT控制。分析了該控制策略的工作原理，并與傳統(tǒng)控制方法進(jìn)行對比仿真，仿真結(jié)果驗(yàn)證了該控制策略的可行性。 系統(tǒng)總體建模與仿真。分別對系統(tǒng)的光伏電池陣列、Z-Source變換器、PWM整流器進(jìn)行參數(shù)計(jì)算和建模仿真，在此基礎(chǔ)上建立系統(tǒng)的整體模型并進(jìn)行仿真分析，仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提出系統(tǒng)的正確性、可行性。 【關(guān)鍵詞】：電動汽車換電站 光伏發(fā)電 Z-Source變換器 最大功率點(diǎn)跟蹤
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 我國發(fā)展電動汽車及電動汽車換電站的必要性10-15
• 1.1.1 電動汽車是汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢10-12
• 1.1.2 我國建設(shè)電動汽車換電站的必要性12-13
• 1.1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)在電動汽車換電站中的應(yīng)用13-15
• 1.2 電動汽車換電站及其光伏發(fā)電接入系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.2.1 國外建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀15
• 1.2.2 國內(nèi)建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文所做的研究工作16-18
• 第2章 應(yīng)用于電動汽車換電站的光伏發(fā)電接入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制策略18-26
• 2.1 應(yīng)用于電動汽車換電站的光伏發(fā)電接入系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)18-22
• 2.2 電動汽車換電站光伏發(fā)電接入系統(tǒng)控制策略22-25
• 2.2.1 光伏發(fā)電 MPPT 控制策略22-23
• 2.2.2 三相 VSR 整流控制策略23-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第3章 Z-Source 變換器與傳統(tǒng) Boost 變換器對比研究26-35
• 3.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對比26-27
• 3.2 工作原理對比27-29
• 3.2.1 Boost 變換器27-28
• 3.2.2 Z-Source 變換器28-29
• 3.3 升壓因子對比29
• 3.4 仿真對比分析29-33
• 3.4.1 傳統(tǒng) Boost 變換器30-31
• 3.4.2 Z-Source 變換器31-33
• 3.4.3 仿真結(jié)果對比分析33
• 3.5 本章小結(jié)33-35
• 第4章 基于輸出電流的光伏發(fā)電 MPPT 控制策略35-53
• 4.1 光伏電池伏安特性35-39
• 4.2 常見光伏發(fā)電 MPPT 方法39-43
• 4.2.1 恒定電壓法39
• 4.2.2 擾動觀察法39-41
• 4.2.3 電導(dǎo)增量法41-43
• 4.3 基于輸出電流的 MPPT 控制策略43-52
• 4.3.1 基于輸出電流控制工作原理43-47
• 4.3.2 對比仿真分析47-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第5章 應(yīng)用于電動汽車換電站的光伏發(fā)電接入系統(tǒng)仿真研究53-69
• 5.1 系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)53
• 5.2 光伏陣列建模53-58
• 5.2.1 數(shù)學(xué)模型53-55
• 5.2.2 建模仿真55-58
• 5.3 Z-Source 變換器建模58-61
• 5.3.1 參數(shù)設(shè)計(jì)59-60
• 5.3.2 建模仿真60-61
• 5.4 PWM 整流電路建模61-63
• 5.4.1 參數(shù)設(shè)計(jì)61-63
• 5.4.2 建模仿真63
• 5.5 系統(tǒng)整體仿真分析63-67
• 5.5.1 系統(tǒng)仿真模型63-65
• 5.5.2 仿真結(jié)果分析65-67
• 5.6 本章小結(jié)67-69
• 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 致謝74-75
• 附錄 A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄75

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