獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)儲能電路研究

【摘要】：獨立光伏發(fā)電已經成為解決能源危機和改善環(huán)境的重要途徑，但是，發(fā)電系統(tǒng)轉換效率低、儲能蓄電池容易失效、系統(tǒng)穩(wěn)定性不高，這使得原本成本就高于傳統(tǒng)發(fā)電方式的光伏發(fā)電更是雪上加霜，失去了市場競爭力。本課題的主要研究目的是提高獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率，延長蓄電池在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的使用壽命，這將有利于光伏發(fā)電的推廣與應用。本文主要內容有： 首先，分析獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)各主要部件的特性，利用Matlab/Simulink對光伏電池進行建模仿真，研究分析日照強度和溫度對光伏陣列輸出特性的影響；分析總結蓄電池在光伏發(fā)電系統(tǒng)中特有的充放電特性和影響其壽命的主要因素；通過對常用控制電路的分析，提出了有利于提高效率和延長蓄電池使用壽命的控制方案。 其次，通過對光伏發(fā)電系統(tǒng)充電方式和DC-DC電路拓撲結構及控制方式的分析，利用開關電源芯片LTC3787設計了兩相并聯(lián)、相位交錯充電電路，根據(jù)光伏電池輸出電壓范圍的不同調整充電電壓，使其可分別滿足24V和48V的蓄電池組充電。利用LTspice軟件對電路進行仿真分析，比較了單相工作和并聯(lián)工作充電電壓的穩(wěn)定性；對電路采用同步整流設計和續(xù)流二極管設計時的轉換效率也進行了比較。 然后，在分析蓄電池均衡判別依據(jù)和現(xiàn)有均衡電路的基礎上，提出了新的均衡方案，設計了以電壓值為均衡判別依據(jù)，不需要檢測電路、可模塊化應用的均衡電路，可在蓄電池充電時實現(xiàn)自動、同步均衡；從均衡過程和能量轉移角度分析了電路的可行性。 最后通過實驗表明，本文設計的方案可完成光伏發(fā)電蓄電池的高效儲能，同時可更好的保護蓄電池，延長其使用壽命。 【關鍵詞】：獨立光伏發(fā)電 光伏組件 儲能蓄電池 控制電路 電壓均衡
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景及研究目的和意義10-11
• 1.2 光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀及前景11-13
• 1.2.1 國內外光伏產業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景11-12
• 1.2.2 國內外光伏發(fā)電技術的發(fā)展及現(xiàn)狀12-13
• 1.3 光伏發(fā)電在實際應用中存在的問題13-14
• 1.4 本文的主要研究內容14-16
• 第2章 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)儲能電路整體設計16-32
• 2.1 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的構成16
• 2.2 太陽能電池工作原理及建模分析16-25
• 2.2.1 光伏電池的工作原理16-17
• 2.2.2 光伏電池的輸出特性分析17-19
• 2.2.3 光伏電池建模及仿真分析19-25
• 2.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)中鉛酸蓄電池的工作特性分析25-29
• 2.3.1 鉛酸蓄電池的充放電原理25-27
• 2.3.2 鉛酸蓄電池電學特性分析27-28
• 2.3.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)中影響鉛酸蓄電池使用壽命的因素28-29
• 2.4 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池儲能控制電路分析29-31
• 2.5 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池儲能控制電路整體結構設計31
• 2.6 本章小結31-32
• 第3章 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)充電電路設計32-52
• 3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池充電方法32-33
• 3.2 DC-DC 變換器基本拓撲結構及控制方式33-36
• 3.2.1 DC-DC 變換器的拓撲結構33-35
• 3.2.2 DC-DC 變換器的控制方式35-36
• 3.3 本文 DC-DC 變換器的設計36-39
• 3.3.1 本文設計的 DC-DC 變換器基本拓撲結構36-37
• 3.3.2 主控芯片電路設計37-39
• 3.3.3 輸出電壓及軟啟動設計39
• 3.4 充電控制電路設計39-41
• 3.5 光伏組件輸出電壓采樣電路41-42
• 3.6 電路中芯片及參考電壓供電電路設計42
• 3.7 DC-DC 變換器設計仿真與分析42-48
• 3.7.1 輸出電壓 27.2V 時的仿真結果及分析43-46
• 3.7.2 輸出電壓 54.4V 時的仿真結果及分析46-48
• 3.8 DC-DC 變換電路效率仿真及分析48-51
• 3.9 本章小結51-52
• 第4章 光伏發(fā)電儲能蓄電池電壓均衡電路設計52-66
• 4.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池失效的主要原因52-53
• 4.2 本文均衡方案的選擇及電路的具體設計53-60
• 4.2.1 蓄電池組均衡判別依據(jù)53
• 4.2.2 蓄電池端電壓均衡方法分析53-57
• 4.2.3 本文蓄電池均衡方案的選擇57
• 4.2.4 蓄電池均衡電路的具體設計57-59
• 4.2.5 開關通斷控制電路的具體設計59-60
• 4.3 電路工作原理及過程分析60-63
• 4.3.1 工作原理和可行性分析60-62
• 4.3.2 能量轉移和損耗分析62-63
• 4.4 均衡電路模塊化設計63-65
• 4.5 本章小結65-66
• 第5章 實驗驗證與結果分析66-72
• 5.1 充電電路的實現(xiàn)和實驗結果66-67
• 5.2 蓄電池端電壓均衡電路驗證和實驗結果67-69
• 5.3 本章小結69-72
• 結論72-74
• 參考文獻74-78
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果78-79
• 致謝79-80
• 作者簡介80

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