基于Matlab/Simulink的太阳能充电系统仿真

【摘要】：随着能源的消耗以及传统燃油汽车尾气排放引起的环境污染问题的出现,电动汽车由于其良好的节能和环保特性,逐渐成为当今汽车行业的潮流和趋势。但由于电动汽车相关基础设施建设落后,导致电动汽车发展呈现相对缓慢的局面。针对这种情况,各个国家制定政策发展基础设施的建设,尤其在充电站建设方面投入巨大。充电站建设主要分为两种情况,一种是通过电网提供电能,供给充电站,但这种方式对于本已供电饱和的电网来说,对电网的正常运行造成影响,并且电网发电多通过火电方式,并没有很好地解决环境及资源保护的问题。第二种为独立光伏充电站,电能通过太阳能板对电站进行供电,这种方式以其绿色能源和不影响电网正常运行等原因逐渐成为国家和企业倡导充电站建设方式。但目前由于太阳能板和蓄电池等模块造价昂贵等问题,太阳能充电站还多处于研究阶段,还没有彻底进入市场,投资运营。本文通过搭建独立光伏充电系统仿真平台方式,对太阳能充电站的可行性进行评估,仿真主要模块包括：环境模块、太阳能板模块、直流转直流转换器(DC-DC)模块、直流转交流逆变器(DC-AC)模块、最大功率跟踪模块、充电控制模块、蓄电池模块以及负载模块。环境模块作为系统输入,主要由辐射强度和太阳能板工作温度两部分组成。在不同条件下,太阳能板将输出不同的功率。通过使用最大功率跟踪模块使太阳能板输出最大的功率,从而提高太阳能板工作效率。蓄电池模块的引入,目的是当太阳能板发电不足、不能提供足够的电能给负载时,蓄电池提供电能使整个系统运行正常,当太阳能板发电充足时,除了负载需要的电能外,其他电能还能存储到蓄电池中。本文使用Matlab/Simulink平台进行模块仿真,以沈阳的天气情况作为研究对象,对整个太阳能充电站系统各个模块进行了仿真。仿真结果中能很好地看出在既定的负载功率需要下,太阳能板一天的发电量情况,以及充电站各个模块的工作情况及相关数据,从而利用此数据进行各个模块的最优化选取,最终实现提高充电站工作效率以及节约成本等目的。 【关键词】：太阳能 充电站 最大功率跟踪 蓄电池 Matlab 仿真
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 课题研究背景及意义11
• 1.2 国内外发展现状11-16
• 1.2.1 充电站发展现状11-13
• 1.2.2 光伏发电技术发展现状13
• 1.2.3 储能系统发展现状13-14
• 1.2.4 光伏系统仿真软件发展现状14-16
• 1.3 光伏充电系统设计方案16-19
• 1.3.1 独立光伏充电系统设计方案17
• 1.3.2 光伏并网充电系统设计方案17-18
• 1.3.3 充电系统设计方案比较18-19
• 1.4 本文的研究内容及结构安排19-21
• 1.4.1 本文研究内容19
• 1.4.2 本文结构安排19-21
• 第2章 光伏电池特性及最大功率跟踪21-43
• 2.1 光伏电池21-27
• 2.1.1 光伏电池发电原理21-23
• 2.1.2 光伏电池特性参数23-24
• 2.1.3 光伏电池片的数学模型24-26
• 2.1.4 温度和辐射度对光伏电池输出特性的影响26-27
• 2.2 最大功率跟踪27-37
• 2.2.1 最大功率跟踪原理27-32
• 2.2.2 最大功率跟踪算法32-37
• 2.3 光伏电池板及最大功率跟踪(MPPT)仿真及分析37-41
• 2.3.1 光伏电池板仿真模型结构37-38
• 2.3.2 光伏电池板仿真结果及分析38-40
• 2.3.3 最大功率跟踪模型结构40
• 2.3.4 最大功率跟踪仿真结果及分析40-41
• 2.4 本章小结41-43
• 第3章 蓄电池及充放电控制系统43-61
• 3.1 蓄电池43-50
• 3.1.1 铅酸蓄电池充放电原理43-44
• 3.1.2 蓄电池主要参数44-45
• 3.1.3 蓄电池充放电特性45-48
• 3.1.4 蓄电池常用模型48-50
• 3.2 储能系统充放电控制器50-55
• 3.2.1 影响蓄电池寿命的因素50-51
• 3.2.2 双向DC-DC变换器51-53
• 3.2.3 充放电控制器算法53-55
• 3.3 蓄电池及充电控制器仿真及分析55-60
• 3.3.1 蓄电池仿真模型结构55-56
• 3.3.2 蓄电池仿真结果及分析56-58
• 3.3.3 充放电控制器模型结构58-59
• 3.3.4 充放电控制器仿真结果及分析59-60
• 3.4 本章小结60-61
• 第4章 太阳能充电系统结构及仿真分析61-69
• 4.1 太阳能充电系统总体结构及相关参数61-64
• 4.1.1 外界环境61-63
• 4.1.2 光伏电池板及最大功率跟踪63
• 4.1.3 蓄电池及充放电控制器63-64
• 4.1.4 电能转换及负载组件64
• 4.2 太阳能充电系统仿真结果及分析64-66
• 4.3 本章小结66-69
• 第5章 总结与展望69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 攻读硕士期间参与的项目77

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