太阳能光伏/市电并网联合供电系统

【摘要】：伴随着世界经济的迅速发展和人口的增加，对能源的需求量越来越大，而传统的不可再生能源石油，煤，天然气等能源正日益枯竭，同时它们的使用所造成的环境污染日益严重。可再生能源因其资源丰富，分布广泛，清洁无污染，是未来的主要应用能源，具有广阔的发展和应用前景。 在众多的可再生能源中，太阳能具有能源丰富，分布广泛等优点，成为世界各国研究的热点，是比较理想的可再生能源。太阳能光伏发电是目前太阳能的主要应用方式，但由于太阳能光伏电池的输出特性受光照强度和环境温度影响较大，因此其输出是不稳定，不连续的。为了保证系统的稳定性和运行效率，需要加入一后备电源。在太阳能光伏发电系统中一般采用蓄电池或超级电容作为后备电源。但是蓄电池有其体积大，容易造成环境污染等缺点，所以在有市电的场合可以利用市电作为后备电源，同时多余的能量可以回馈给电网。本文将太阳能光伏电池和市电结合起来，提出了一种太阳能光伏/市电并网联合供电系统，该系统包括太阳能光伏电池、市电、DC-DC变换器和双向AC/DC变换器。 由于太阳能作为可再生能源，而太阳能光伏电池的输出受到光照强度和环境温度因素的影响，为了最大限度地利用太阳能，需对太阳能光伏电池进行最大功率跟踪，实现最大功率的输出。本文根据太阳能光伏电池的输出和负载大小情况，提出了一种基于本系统的能量管理控制策略，当太阳能光伏电池的最大输出功率大于负载所需功率，同时市电无法正常工作时，控制DC-DC变换器工作在稳压状态；当太阳能光伏电池的最大输出功率小于负载所需功率时，控制DC-DC变换器工作在MPPT状态，市电提供不足能量；当太阳能光伏电池的最大输出功率大于负载功率时，控制DC-DC变换器工作在MPPT状态，多余的能量回馈给电网；在阴雨天气或夜晚，太阳能光伏电池不工作，由市电单独给负载供电。综述，系统有四种不同的工作模式，即太阳能光伏电池单独供电、太阳能光伏电池和市电整流与并网两种模式下的共同供电、市电单独供电。系统的能量管理控制策略控制系统工作在合理的模式。 为了验证所提出的系统结构和能量管理控制策略，本文设计了一个1000W的太阳能光伏/市电并网联合供电系统，对系统中的主电路进行了参数设计，在实验室研制了一台原理样机，进行实验验证。实验的结果表明所提出的系统结构和能量管理控制策略的有效性。 【关键词】：可再生能源 太阳能光伏电池 市电 双向AC/DC变换器 能量管理
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 能源危机12-13
• 1.2 太阳能光伏发电13-17
• 1.2.1 太阳能光伏发电工作原理13-15
• 1.2.2 太阳能光伏发电的 MPPT 技术15-16
• 1.2.3 太阳能光伏发电的特点16-17
• 1.3 太阳能光伏发电系统17-19
• 1.4 本文的研究内容及意义19-20
• 1.4.1 研究内容19
• 1.4.2 研究意义19-20
• 第二章 联合供电系统的结构与电路拓扑20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 系统的结构20-21
• 2.3 DC-DC 变换器21-25
• 2.3.1 Boost 变换器22
• 2.3.2 LLC 谐振全桥直流变压器22-25
• 2.4 双向 AC/DC 变换器25-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 太阳能光伏/市电并网联合供电系统的能量管理30-40
• 3.1 引言30
• 3.2 联合供电系统的工作模式30-31
• 3.3 能量管理控制策略31-34
• 3.4 MPPT 控制技术和并网发电技术34-38
• 3.4.1 MPPT 控制技术34-35
• 3.4.2 双向 AC/DC 变换器控制技术35-38
• 3.5 本章小结38-40
• 第四章 系统的设计与实验验证40-54
• 4.1 引言40
• 4.2 系统的性能指标40
• 4.3 系统的主电路设计40-45
• 4.3.1 Boost 主电路参数设计40-42
• 4.3.2 LLC 谐振全桥直流变压器主电路参数设计42-44
• 4.3.3 双向 AC/DC 变换器的主电路参数设计44-45
• 4.4 系统的采样和驱动电路设计45-48
• 4.5 系统的实验验证48-52
• 4.6 本章小结52-54
• 第五章 总结与展望54-56
• 5.1 本文的主要工作54
• 5.2 下一步要完成的工作54-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-61
• 攻读硕士学位期间所发表的论文及参与完成的科研项目61

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