高功率密度离网型太阳能电池—蓄电池功率调节器研究

【摘要】：随着能源危机和环境污染的加剧，太阳能作为一种绿色环保的可再生能源，越来越受到人们的关注。在对太阳能的开发利用中，光伏发电技术一直倍受青睐。离网型光伏发电系统可以有效解决偏远地区以及山区的用电问题，极大的改善了人们的生活质量，在我国有很大的实用价值和市场价值。本文主要针对离网型太阳能电池阵-蓄电池系统中的功率调节器，为了提高系统整体的性能、效率及功率密度，对其拓扑结构及控制方式等方面进行深入研究。 HB4三端口主电路拓扑的设计，工作状态的分析，闭环控制策略为本文主要的内容。三端口双向DC-DC变换器拓扑可以同时实现太阳能电池阵、蓄电池组和负载之间能量传输及功率管理控制，具有集成度高、效率高、可靠性高、体积小、成本低等优点。使用三端口双向DC-DC变换器拓扑结构，与MPPT控制方式相结合，应用于离网型太阳能电池阵-蓄电池系统中。 为此以半桥为基础，设计出HB4三端口电路。在开环状态下对电路进行分析研究，得到其详细工作状态并计算出各端口间的开环传函。以开环分析结果为基础，制定详细的闭环控制策略，为保证闭环控制的稳定性和动态响应，计算闭环补偿函数。最后，对电路进行全面的仿真和实验分析，验证HB4三端口电路在实际应用中的可行性以及对电路进行的理论分析部分的正确性。得到实际电路的运行结果，对HB4三端口电路各参数进行进一步优化设计，降低开关损耗和隔离变压器损耗，提高闭环控制精度。 【关键词】：功率调节器 三端口DC-DC变换器 PWM闭环控制
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 课题研究的目的与意义9-10
• 1.3 国内外研究和应用现状10-15
• 1.4 本文主要研究内容15-16
• 第2章 HB4 三端口变换器拓扑结构的研究16-30
• 2.1 引言16
• 2.2 HB4 三端口变换器主拓扑衍生16-18
• 2.3 HB4 三端口变换器工作状态分析18-25
• 2.3.1 工作状态一18-24
• 2.3.2 工作状态二24-25
• 2.4 HB4 三端口变换器开环分析25-29
• 2.4.1 母线负载端口与输入端口间关系25-27
• 2.4.2 蓄电池端口与输入端口间关系27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 HB4 三端口变换器闭环控制策略与仿真分析30-40
• 3.1 引言30
• 3.2 HB4 三端口变换器闭环控制策略30-31
• 3.3 HB4 三端口变换器的环路补偿设计31-35
• 3.4 HB4 改进型三端口变换器闭环控制策略35-39
• 3.4.1 控制策略36-38
• 3.4.2 竞争与调制38-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第4章 HB4 三端口变换器仿真及实验结果分析40-49
• 4.1 引言40
• 4.2 HB4 三端口变换器开环仿真分析40-41
• 4.3 开环实验结果41-46
• 4.4 闭环实验结果46-48
• 4.5 本章小结48-49
• 结论49-50
• 参考文献50-55
• 致谢55

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