儲(chǔ)能型光伏發(fā)電系統(tǒng)能量控制策略研究

【摘要】：隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,光伏發(fā)電已經(jīng)成為一種較為成熟、可靠的技術(shù),并逐漸從過(guò)去的獨(dú)立系統(tǒng),朝大規(guī)模并網(wǎng)方向發(fā)展。但是光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率易受外部環(huán)境的影響,存在諸多不確定因素。因此,儲(chǔ)能型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)作為一種靈活、穩(wěn)定的小型分布式發(fā)電系統(tǒng),必將成為今后光伏產(chǎn)業(yè)研究與應(yīng)用的重點(diǎn)。 本文采用蓄電池儲(chǔ)能單元作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量緩沖裝置,用以控制光伏發(fā)電功率輸出。系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)具有智能控制和保護(hù)功能的儲(chǔ)能型光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)為目標(biāo),在總結(jié)和分析前人所做工作的基礎(chǔ)上,著重于直流側(cè)能量輸出控制分析及相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研制。文中首先建立了基于等效電路的電池儲(chǔ)能光伏發(fā)電系統(tǒng)整體動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制策略,對(duì)系統(tǒng)的輸出功率進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出的電能質(zhì)量和工作穩(wěn)定性仿真研究。 在理論分析的基礎(chǔ)上,本文進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì),來(lái)驗(yàn)證方案的可行性。文中以TMS320F2812控制芯片為核心,設(shè)計(jì)了一套模塊化的儲(chǔ)能型光伏發(fā)電系統(tǒng),整個(gè)系統(tǒng)可分為光伏系統(tǒng)模塊、儲(chǔ)能系統(tǒng)模塊以及系統(tǒng)管理模塊。在硬件模塊化的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)一套能量管理系統(tǒng),增強(qiáng)模塊之間的兼容性；在軟件設(shè)計(jì)中,利用DSP編程代替部分硬件電路設(shè)計(jì),提高系統(tǒng)的可移植性。文中提出了一種基于蓄電池的光伏系統(tǒng)MPPT控制策略,針對(duì)Boost電路占空比進(jìn)行變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀測(cè),該算法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明,計(jì)算量小,滿足系統(tǒng)控制要求；搭建一套蓄電池充放電電路,優(yōu)化蓄電池能量流動(dòng)過(guò)程,并加入相關(guān)保護(hù)電路,延長(zhǎng)蓄電池使用壽命,保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。 仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明所設(shè)計(jì)的并網(wǎng)系統(tǒng)靈活性強(qiáng),能夠有效的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功率可控穩(wěn)定輸出。 【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 電池儲(chǔ)能系統(tǒng) 功率控制 DC/DC變換器 并網(wǎng)
【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】：2011
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電10-12
• 1.1.1 利用太陽(yáng)能的必然性10
• 1.1.2 光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)及存在的問(wèn)題10-12
• 1.2 光伏發(fā)電及其電池儲(chǔ)能系統(tǒng)12-15
• 1.2.1 系統(tǒng)構(gòu)成12-13
• 1.2.2 系統(tǒng)工作方式13-15
• 1.3 本文所做的研究工作15-16
• 第2章 儲(chǔ)能型光伏發(fā)電系統(tǒng)特性16-27
• 2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)特性16-23
• 2.1.1 光伏電池及其分類16-17
• 2.1.2 光伏電池工作特性分析17-19
• 2.1.3 光伏電池最大功率特性分析19-22
• 2.1.4 PV-BESS系統(tǒng)的能流模型22-23
• 2.2 蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)特性23-27
• 2.2.1 蓄電池工作特性23-25
• 2.2.2 蓄電池仿真模型的建立25-26
• 2.2.3 蓄電池容量匹配選擇26-27
• 第3章 儲(chǔ)能型光伏發(fā)電系統(tǒng)控制策略27-44
• 3.1 系統(tǒng)工作原理及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)27-28
• 3.2 DC/DC電路設(shè)計(jì)28-32
• 3.2.1 光伏電池升壓電路設(shè)計(jì)分析28-29
• 3.2.2 蓄電池充電電路設(shè)計(jì)分析29
• 3.2.3 蓄電池升壓電路設(shè)計(jì)分析29-30
• 3.2.4 DC/DC電路主要參數(shù)選擇30-32
• 3.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)控制原理32-35
• 3.3.1 系統(tǒng)中MPPT的實(shí)現(xiàn)原理32-33
• 3.3.2 系統(tǒng)MPPT控制方法33-35
• 3.4 蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)控制原理35-44
• 3.4.1 蓄電池放電控制分析35-40
• 3.4.2 蓄電池充電控制分析40-44
• 第4章 儲(chǔ)能型光伏發(fā)電系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)44-54
• 4.1 控制器硬件設(shè)計(jì)44-48
• 4.1.1 CPU控制電路設(shè)計(jì)44-45
• 4.1.2 信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)45-47
• 4.1.3 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)47-48
• 4.1.4 蓄電池溫度檢測(cè)48
• 4.1.5 復(fù)位電路設(shè)計(jì)48
• 4.2 控制器軟件設(shè)計(jì)48-54
• 4.2.1 主程序流程圖49
• 4.2.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊49-51
• 4.2.3 數(shù)字PI調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)51-52
• 4.2.4 交錯(cuò)PWM信號(hào)的軟件產(chǎn)生52-54
• 第5章 系統(tǒng)仿真與實(shí)驗(yàn)分析54-60
• 5.1 系統(tǒng)仿真結(jié)果分析54-56
• 5.2 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析56-59
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建56-57
• 5.2.2 光伏電池輸出特性測(cè)試57
• 5.2.3 交錯(cuò)并聯(lián)Boost變換電路性能測(cè)試57-58
• 5.2.4 光照變化時(shí)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試58-59
• 5.2.5 MPPT電路運(yùn)行測(cè)試59
• 5.3 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-62
• 1.全文總結(jié)60-61
• 2.不足與展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 致謝65-66
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄66

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