节能与新能源汽车风光互补供电系统研究

【摘要】：汽车工业的飞速发展给能源利用带来巨大压力，也产生了严重的环境污染问题。利用太阳能、风能等可再生能源作为动力来源，探索可再生能源电动汽车供电系统成为世界各国电动汽车推广的重要研究方向。 论文以河北唐山市沿海地区风能、太阳能资源分布状况为基础，对全年不同方位太阳能辐射量进行数值模拟，结果表明方位角SW30°倾角35°的倾斜面接收的太阳能辐射量最大，年约1.63×10~6Wh/m~2，利用众数风速准方差配比模型对系统进行风光配比计算，系统最佳配比结果为1.2:1，利用配比结果对系统进行选型和电路设计，对风力机和光伏组件特性进行仿真，可知，影响风力机能量捕获的敏感参数是桨距角和叶尖速比，影响光伏组件输出功率的敏感参数是太阳能辐射条件和组件的背面结温，利用敏感参数对系统功率输出影响特性进行控制策略分析；利用直流母线电压控制原理对系统的能量管理进行分析，系统直流母线侧电压应在一定范围内变动，如果过高则逐级加入卸荷电路以保护系统安全稳定；利用Matlab/Simulink/SimPowerSystem对风光互补系统进行系统仿真，由仿真结果分析可知，在外界环境变化的情况下输出功率也跟随着变化，通过对变换器的调节能实现系统电压的稳定输出，既保证了最大功率的捕捉，又保证了系统的稳定运行；初步探索了充换电站的工作模式，实现对电动汽车的快速充换电。 以众数风速准方差配比模型对系统进行配比设计的结果能够实现风能与太阳能的最优互补利用，调节DC/DC变换器的占空比可以实现最大功率的跟踪，最佳的风光配比和最大功率控制可以最佳的利用风能和太阳能，研究结果为今后系统的最优设计提供参考依据。 【关键词】：电动汽车 风光互补 能量配比 MPPT控制 系统仿真
【学位授予单位】：河北联合大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM614;TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 研究背景10
• 1.2 新能源汽车供电系统研究现状10-14
• 1.2.1 新能源汽车10-11
• 1.2.2 风光互补发电系统11-13
• 1.2.3 充换电站13-14
• 1.3 风光互补供电系统优化设计必要性14-15
• 1.3.1 电动汽车电能需求14
• 1.3.2 动力电池充电对电网影响14-15
• 1.3.3 可再生能源优势15
• 1.4 研究内容及方法15-17
• 1.4.1 研究内容16
• 1.4.2 研究方法16-17
• 第2章 风光互补能量匹配特性研究17-28
• 2.1 机组数学模型17-20
• 2.1.1 风力发电机17-18
• 2.1.2 光伏组件18-20
• 2.2 影响风光配比因素分析20-22
• 2.2.1 风能条件20-21
• 2.2.2 太阳能条件21-22
• 2.2.3 负载类型22
• 2.3 能量配比研究22-27
• 2.3.1 数学模型22-23
• 2.3.2 配比计算23-26
• 2.3.3 结果分析26-27
• 2.4 小结27-28
• 第3章 风光互补发电系统设计28-56
• 3.1 系统选型28-30
• 3.1.1 太阳能电池组件28-29
• 3.1.2 风力机29-30
• 3.1.3 蓄电池30
• 3.2 影响功率输出参数分析30-40
• 3.2.1 风力机30-32
• 3.2.2 光伏组件32-35
• 3.2.3 蓄电池充放电特性35-38
• 3.2.4 快速充电方法38-40
• 3.3 电路设计40-46
• 3.3.1 风力发电拓扑结构40-41
• 3.3.2 太阳能电池板发电拓扑结构41
• 3.3.3 整流滤波器41-42
• 3.3.4 DC/DC 变换器42-43
• 3.3.5 逆变器43-45
• 3.3.6 风光互补总电路45-46
• 3.4 控制策略分析46-54
• 3.4.1 系统运行工况能量46-47
• 3.4.2 风力系统 MPPT 控制47-50
• 3.4.3 光伏系统 MPPT 控制50-54
• 3.4.4 蓄电池充放电控制及运行保护54
• 3.5 小结54-56
• 第4章 风光互补发电系统仿真56-61
• 4.1 风力发电模型56-58
• 4.1.1 风力机56
• 4.1.2 永磁同步发电机56-57
• 4.1.3 PWM 信号器57-58
• 4.2 光伏系统仿真模型58
• 4.2.1 光伏电池58
• 4.2.2 PWM 信号发生器58
• 4.3 风光互补供电系统模型58-59
• 4.4 结果分析59-60
• 4.5 小结60-61
• 第5章 供电系统营运方案初步设计61-66
• 5.1 运行模式分析61-62
• 5.1.1 风光互补供电系统61
• 5.1.2 充换电站系统61-62
• 5.2 充换电站运营策略62-63
• 5.3 充换电过程分析63-65
• 5.4 小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 导师简介72-73
• 作者简介73-74
• 学位论文数据集74

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