波浪能和太阳能互补独立发电系统的研究

【摘要】：经济的高速发展加剧了自然资源的消耗,而这些自然资源大多数是不可再生的。因此,近些年来,越来越多的国家开始关注并着力研究如何开发与利用可再生资源。然而,可再生资源受周围环境的影响较大,其本身的不稳定性使得如何利用它们进行可靠、稳定地发电,成为一个突出的问题。 本文针对波浪能和太阳能两种新能源组成的发电系统进行研究,分析了太阳能光伏电池发电原理、数学模型、输出特性以及太阳能最大功率点跟踪(MPPT)的控制策略,并结合实际,提出了变步长占空比扰动法对所搭建的光伏发电系统进行最大功率点跟踪控制;介绍了铅酸蓄电池的数学模型、充放电方法,并运用恒流充放电的方法对铅酸蓄电池的特性进行了研究;分析了波浪能发电系统各个环节的数学模型,提出一种运用蓄能器来稳定波浪能发电系统输出电压的方法;论述了多能互补发电系统的能量管理策略以及整体系统的搭建,并进行了实验。 论文中运用MATLAB对提出的光伏发电系统中MPPT控制方法进行了仿真,详细地分析了铅酸蓄电池的三阶动态等效模型充放电特性以及波浪能发电的蓄能稳压系统。通过仿真结果可以看出MPPT控制方法和蓄能稳压系统的有效性。 本文给出了各部分的仿真波形,流程图等,并介绍了多能互补实验平台的搭建以及系统的运行,运行效果良好,最后提出了系统仍需完善的部分,指明了以后的研究方向。 【关键词】：MPPT 三阶动态模型 蓄能稳压 能量管理 控制策略
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM61
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景9
• 1.2 波浪能发电概述9-11
• 1.2.1 波浪能发电的特点10
• 1.2.2 波浪能发电的现状及发展10-11
• 1.3 太阳能光伏发电概述11-12
• 1.3.1 太阳能光伏发电系统特点11-12
• 1.3.2 国内外太阳能发电的现状与趋势12
• 1.4 互补供电的优点12-13
• 1.5 本课题研究的主要内容及意义13-14
• 第二章 波浪能和太阳能互补独立发电系统的构成及其原理14-25
• 2.1 发电系统的种类14
• 2.2 波浪能和太阳能互补独立供电系统的组成14-17
• 2.2.1 波浪能发电系统的基本构成14-15
• 2.2.2 太阳能光伏电池阵列15
• 2.2.3 防反充二极管15
• 2.2.4 控制器15-16
• 2.2.5 蓄电池组16
• 2.2.6 逆变器16-17
• 2.2.7 测量设备17
• 2.3 太阳能光伏电池阵列17-25
• 2.3.1 太阳能光伏电池的分类17-18
• 2.3.2 太阳能光伏电池的发电原理18
• 2.3.3 太阳能光伏电池的物理等效模型18-19
• 2.3.4 太阳能光伏电池的数学模型19-21
• 2.3.5 太阳能光伏电池的输出特性21-25
• 第三章 太阳能光伏系统的最大功率点控制方法25-33
• 3.1 太阳能光伏发电系统传统的最大功率点跟踪方法25-28
• 3.1.1 最大功率点跟踪控制算法的原理25-26
• 3.1.2 恒电压控制法26
• 3.1.3 扰动观察法26-27
• 3.1.4 电导增量法27-28
• 3.2 太阳能光伏发电系统仿真模型28-30
• 3.3 结合实际系统提出的变步长占空比扰动方法30-33
• 第四章 蓄电池33-45
• 4.1 铅酸蓄电池的分类33
• 4.2 铅酸蓄电池的工作原理33-35
• 4.3 铅酸蓄电池充放电方法35-36
• 4.3.1 恒流充电法35-36
• 4.3.2 恒压充电法36
• 4.4 铅酸蓄电池的三阶动态等效模型36-39
• 4.5 铅酸蓄电池的Matlab 仿真模型39-45
• 4.5.1 铅酸蓄电池恒流充电的Matlab 仿真39-42
• 4.5.2 铅酸蓄电池恒流放电的Matlab 仿真42-45
• 第五章 波浪能发电系统45-53
• 5.1 波浪能发电系统仿真的原理及构成45-46
• 5.2 仿真系统数学模型46-48
• 5.2.1 变频器的数学模型46-47
• 5.2.2 变频电动机的数学模型47
• 5.2.3 液压系统的数学模型47
• 5.2.4 发电机数学模型47-48
• 5.3 波浪能发电系统仿真模型48-53
• 5.3.1 变频器及变频电动机系统的MATLAB 仿真模型48
• 5.3.2 液压系统的MATLAB 仿真模型48-50
• 5.3.3 波浪能发电整体系统的MATLAB 仿真模型50-53
• 第六章 多能互补发电系统能量管理策略及系统搭建53-64
• 6.1 能量管理系统的组成53-54
• 6.2 系统的工作模式与能量流动方式54-57
• 6.3 多能互补独立发电系统实验平台的搭建57-61
• 6.3.1 太阳能发电子系统57-58
• 6.3.2 风机发电系统58-59
• 6.3.3 交流测功机59-60
• 6.3.4 蓄电池组60
• 6.3.5 逆变器60
• 6.3.6 负载箱60-61
• 6.4 实验及结果分析61-64
• 第七章 总结与展望64-65
• 参考文献65-67
• 发表论文和科研情况说明67-68
• 致谢68

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