独立光伏发电系统控制策略的研究

【摘要】：能源逐渐枯竭和环境日益恶化已经严重制约了当前世界经济的快速发展,太阳能作为绿色新型能源受到世界各国的关注。光伏发电是一种最广泛的太阳能应用形式,具有非常广阔的应用前景,成为近年来国内外学者主要研究开发的热点之一。光伏发电系统的相关控制策略直接关系到太阳能的利用率和系统的稳定性,因此,本文以独立光伏发电系统为研究对象,对其相关控制策略作了深入的研究： 首先,根据光伏电池的等效数学模型,建立实用的工程模型,通过仿真得出合理的光伏电池输出特性曲线,验证了工程模型的正确性；对传统最大功率跟踪技术(Maximum Power Point Tracking, MPPT)中的定步长扰动观察法进行了改进,并选用Boost变换电路来实现MPPT,通过Matlab建立仿真模型,结果表明改进后的扰动观察法到达最大功率点的时间更短,输出功率的波动更小,验证了改进扰动观察法的优越性。 其次,选用非隔离型的双向Buck/Boost变换器,来实现直流母线与蓄电池之间能量的双向流动,通过采样光伏电池输出电压和蓄电池端电压来确定双向DC/DC变换器的工作模式,根据工作模式确定双向Buck/Boost变换器的主要参数,利用Matlab对双向变换器的主电路结构建模,选用所确定的主要参数进行仿真,仿真结果满足双向升降压变换的要求,验证了参数选择的正确性。 最后,通过双向DC/DC变换器实现蓄电池的充放电控制,设计了蓄电池充放电方法的控制策略,充电选用恒流环或恒压环控制,放电选用电流电压双环控制；通过Matlab仿真分析蓄电池充电、放电和停止工作三种状态,结果验证了充放电控制策略的可行性。 【关键词】：光伏发电系统 最大功率跟踪 双向DC/DC变换器 蓄电池 控制策略
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 光伏发电的发展现状10-12
• 1.2.1 国外光伏发电的发展现状10-11
• 1.2.2 国内光伏发电的发展现状11-12
• 1.3 光伏发电系统12-14
• 1.3.1 独立光伏发电系统12-13
• 1.3.2 并网光伏发电系统13-14
• 1.4 独立光伏发电系统控制技术的研究现状14-16
• 1.4.1 最大功率跟踪技术(MPPT)研究现状及存在问题14-15
• 1.4.2 双向DC/DC变换器研究现状15-16
• 1.4.3 充电控制策略的研究现状16
• 1.5 本文主要研究内容16-18
• 2 光伏电池及最大功率跟踪的仿真研究18-38
• 2.1 光伏电池的数学模型18-23
• 2.1.1 光伏电池的基本原理18
• 2.1.2 光伏电池的模型18-21
• 2.1.3 光伏电池的输出特性分析21-23
• 2.2 光伏电池最大功率跟踪原理23-25
• 2.3 DC/DC变换器的设计25-29
• 2.3.1 Boost电路的基本原理25-26
• 2.3.2 Boost电路的参数设计26-29
• 2.4 MPPT的方法简介及基于改进扰动观察法的仿真分析29-37
• 2.4.1 恒定电压法29-30
• 2.4.2 电导增量法30-32
• 2.4.3 改进的扰动观察法仿真分析32-37
• 2.5 本章小结37-38
• 3 光伏发电系统双向DC/DC变换器的研究38-47
• 3.1 双向DC/DC变换器的工作原理及选择38-41
• 3.1.1 双向DC/DC变换器的工作原理38-39
• 3.1.2 双向变换器的选择39-41
• 3.2 独立光伏发电系统的工作模式41-44
• 3.3 双向Buck/Boost的变换器的参数设计及验44-46
• 3.3.1 双向变换器主要元件的参数设计44-45
• 3.3.2 双向变换器的主要参数的仿真验证45-46
• 3.4 本章小结46-47
• 4 铅酸蓄电池充放电控制的研究47-59
• 4.1 蓄电池的原理及相关概念47-49
• 4.1.1 蓄电池的工作原理47-48
• 4.1.2 蓄电池的基本参数48-49
• 4.2 蓄电池的充电方法49-52
• 4.3 蓄电池充放电的仿真分析52-58
• 4.3.1 蓄电池充放电控制策略52-54
• 4.3.2 仿真结果与分析54-58
• 4.4 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-63
• 致谢63-64

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