光伏微網(wǎng)系統(tǒng)中蓄電池充放電控制技術(shù)研究

【摘要】：隨著環(huán)境污染和資源短缺問題的日趨嚴重，可再生能源的發(fā)展特別是光伏發(fā)電備受人們的關(guān)注。光伏微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可工作在獨立模式或并網(wǎng)模式并具有自我調(diào)節(jié)和均衡的能力,能提高太陽能從發(fā)電到用電的效率，并對電網(wǎng)的擾動大大減小。光伏微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要包括太陽能電池板、微網(wǎng)系統(tǒng)控制器、儲能設(shè)備、負載及公共電網(wǎng)。 儲能設(shè)備是光伏微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不可缺少的部件之一。鉛酸蓄電池因具有較好的性價比而廣泛應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)中，然而光伏能量變化的隨機性使得鉛酸蓄電池在光伏系統(tǒng)中的使用壽命周期比其他場合要短。為延長蓄電池壽命，尋求合理的充放電控制技術(shù)是必要的。本論文的工作是基于分析獨立型光伏系統(tǒng)中蓄電池充放電控制技術(shù)，對其進行改進以應(yīng)用于光伏微網(wǎng)系統(tǒng)中。主要工作如下： 第一，通過分析光伏微網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并利用電網(wǎng)故障時重要負載的功率確定蓄電池容量。然后基于分析和對比光伏系統(tǒng)中常用鉛酸蓄電池模型的優(yōu)缺點，對動態(tài)電壓模型進行改進。 第二，針對電流遞減充電方法中衰減系數(shù)的取值不當會導(dǎo)致蓄電池欠充或過充的問題，本文提出基于蓄電池SOC（State Of Charge）電流遞減充電法。該方法通過馬斯定律確定充電電流衰減系數(shù)，并采用修正的安時法實時估算蓄電池SOC來確定其充電倍率，最后利用最高充電電壓來終止充電。蓄電池放電依據(jù)市電正常與否，采取維持不同直流母線電壓的方法。 第三，通過分析雙向DC/DC變換器的狀態(tài)空間平均模型得到關(guān)于控制對象的傳遞函數(shù)，并采用電壓電流雙環(huán)控制來實現(xiàn)蓄電池的充放電方法。同時在MATLAB/SIMUlink中分別搭建光伏陣列輸出能量充足時蓄電池充電模型和市電故障情況下蓄電池放電模型來驗證充放電方法的可行性。 第四，設(shè)計蓄電池充放電系統(tǒng)的部分硬件電路和軟件流程圖。該系統(tǒng)可實現(xiàn)蓄電池充放電模式間切換、不同充放電方法的選擇及蓄電池SOC估算等功能。 本文所做的工作，對于研究智能電網(wǎng)的工作人員具有一定的參考價值。 【關(guān)鍵詞】：光伏微網(wǎng) 蓄電池模型 蓄電池SOC 基于蓄電池SOC電流遞減充電法 充放電控制
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 第1章 引言9-16
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 光伏微網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.3 光伏系統(tǒng)中蓄電池充放電控制技術(shù)研究現(xiàn)狀11-14
• 1.4 光伏微網(wǎng)系統(tǒng)中蓄電池充放電技術(shù)難點14
• 1.5 論文的主要工作14-16
• 第2章 蓄電池的選型及模型16-29
• 2.1 光伏微網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)16-17
• 2.2 蓄電池選型17-18
• 2.3 鉛酸蓄電池特性18-21
• 2.3.1 閥控式鉛酸蓄電池工作原理18-19
• 2.3.2 影響鉛酸蓄電池壽命的因素19-20
• 2.3.3 鉛酸蓄電池參數(shù)與特性曲線20-21
• 2.4 蓄電池模型21-28
• 2.4.1 常用鉛酸蓄電池模型21-25
• 2.4.2 改進的動態(tài)電壓模型25-26
• 2.4.3 改進的動態(tài)電壓模型參數(shù)辨識26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 基于 SOC 蓄電池充放電控制29-43
• 3.1 傳統(tǒng)充放電方法29-31
• 3.2 基于蓄電池 SOC 電流遞減充電法31-38
• 3.2.1 衰減系數(shù)β的確定31-33
• 3.2.2 蓄電池 SOC 的估算33-34
• 3.2.3 基于蓄電池 SOC 電流遞減充電法34-35
• 3.2.4 基于蓄電池 SOC 電流遞減充電法的實現(xiàn)35-38
• 3.3 維持母線電壓放電方法及實現(xiàn)38-41
• 3.4 蓄電池充放電控制策略41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 蓄電池充放電控制方法仿真43-51
• 4.1 蓄電池充放電仿真模型搭建43-46
• 4.1.1 光伏陣列仿真模型43-45
• 4.1.2 蓄電池仿真模型45-46
• 4.2 蓄電池充放電控制方法仿真與分析46-50
• 4.3 本章小結(jié)50-51
• 第5章 光伏微網(wǎng)系統(tǒng)中蓄電池充放電控制系統(tǒng)實現(xiàn)51-61
• 5.1 系統(tǒng)總體功能設(shè)計51
• 5.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計51-58
• 5.2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計總體思路51-52
• 5.2.2 蓄電池充放電主電路設(shè)計52-54
• 5.2.3 MCU 選型54-55
• 5.2.4 驅(qū)動電路設(shè)計55-56
• 5.2.5 采樣電路設(shè)計56-58
• 5.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計58-60
• 5.3.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計思路58-59
• 5.3.2 充電程序設(shè)計59-60
• 5.3.3 放電程序設(shè)計60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 第6章 總結(jié)與展望61-62
• 參考文獻62-65
• 致謝65-66
• 附錄66

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