独立光伏系统中锂电池管理的研究

【摘要】：随着科学技术的不断进步和人类社会的高度发展,人类对各种资源的需求与日俱增,寻找新能源成为了新时代最迫切的任务,太阳能作为一种新型、取之不尽的绿色能源备受人们的关注,光伏系统发电也愈来愈为人们所知,然而,目前大多数光伏系统均是将电能逆变直接并网,这样就存在白天有电能而晚上却没有的问题,因此对于一个完备的独立光伏应用系统来说,如何把多余的能量储存起来也将是一个重要的工作。本文将对独立光伏系统中储能电池的管理进行研究,文中选用锂电池作为光伏储能电池,本文将从锂电池特性、锂电池剩余容量预测、充放电控制以及对锂电池组的保护等几个方面对光伏系统中锂电池进行研究与探讨。 本文在分析了现有的管理技术上,结合锂电池组的本身特性,针对上述问题等方面进行深入研究和探讨。主要介绍了本课题发展背景、研究意义以及全球范围内的发展现状以及常规的锂电池组管理策略,选用TI公司生产的TMS320LF2407DSP芯片,为控制电路中的功率开关提供脉冲驱动信号,同时对系统中各参数的处理,设计出了适用于光伏阵列的最大功率跟踪的直-直(交)控制电路以及能够使锂电池分组充、放电电路,并提出了本课题所采用的混合EKF式锂电池容量预测(SOC)算法,给出实现阵列MPPT、锂电池容量预测、充放电控制管理策略的软件设计。 本文设计出的各模块的硬件实现的电路,包括继电开关驱动电路,电压、电路和温度采集电路,DSP外围电路等,并分别阐述了各模块的功能及工作原理,有效地解决了光伏系统中锂电池管理中所带来的难题。最后文中画出了课题中需要控制的各模块的软件实现流程图,并分别简要的阐述了各部分软件实现的控制思想,解决了系统软件实现的可行性。 【关键词】：光伏阵列 锂电池 MPPT SOC
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 1 绪论16-22
• 1.1 课题研究的背景和意义16-17
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势17-18
• 1.3 锂电池的国内外发展状况18-19
• 1.4 光伏系统结构19-20
• 1.5 本设计的主要内容20-22
• 2 光伏锂电池特性分析22-40
• 2.1 太阳能电池的基本原理和电路特性22-25
• 2.1.1 光伏阵列I-V特性曲线23
• 2.1.2 太阳能光伏阵列在相同温度不同日照下I-V与P-V特性23-24
• 2.1.3 太阳能光伏阵列在相同日照不同温度下的I-V与P-V特性24-25
• 2.2 独立光伏系统的能流模型25-26
• 2.3 最大功率跟踪原理26-28
• 2.4 锂电池特性分析28-31
• 2.4.1 锂离子电池的特性28-29
• 2.4.2 容量特性29-30
• 2.4.3 温度特性30
• 2.4.4 锂离子电池的特点30-31
• 2.5 锂电池模型的建立31-35
• 2.6 锂电池充电特性曲线及充放电基本要求35-36
• 2.6.1 锂电池充电特性35
• 2.6.2 锂电池充电的基本要求35-36
• 2.6.3 锂电池的放电要求36
• 2.7 锂电池荷电状态SOC36-37
• 2.8 锂电池寿命及其影响因素37-40
• 3 光伏系统锂电池充放电控制及分析40-50
• 3.1 锂电池的传统充放电方法40-41
• 3.2 现有均衡技术分析41-45
• 3.2.1 旁路电阻分流均衡41-42
• 3.2.2 开关电容均衡42-43
• 3.2.3 开关线圈均衡43-44
• 3.2.4 本文提出的均衡方法44-45
• 3.3 光伏系统中充电控制技术45-48
• 3.3.1 太阳能光伏阵列直接连接充电45-46
• 3.3.2 锂电池恒压充电46
• 3.3.3 太阳能光伏阵列恒电压跟踪(CVT)充电46-47
• 3.3.4 太阳能阵列最大功率点跟踪充电47-48
• 3.4 独立光伏系统锂电池管理策略的提出48-50
• 4 锂电池剩余容量预测技术及容量检测装置50-56
• 4.1 常用SOC算法分析50-53
• 4.1.1 安时法50-51
• 4.1.2 开路电压法51-52
• 4.1.3 卡尔曼滤波法52-53
• 4.2 实际容量修正53
• 4.3 基于EKF的混合SOC估算算法53-56
• 5 锂电池组管理的硬件实现56-70
• 5.1 最小控制系统56-60
• 5.1.1 DSP的选择56
• 5.1.2 DSP2407的供电电路56-57
• 5.1.3 时钟电路设计57-58
• 5.1.4 程序存储器的扩展58-59
• 5.1.5 JTAG接口设计59-60
• 5.2 锂电池组60-63
• 5.2.1 锂电池组的组合方式60-61
• 5.2.2 锂电池电量检测开关选择61-63
• 5.3 电压采样电路的设计63-64
• 5.4 电流采样电路的设计64-65
• 5.5 温度采样电路的设计65-66
• 5.6 充、放电主电路的设计66
• 5.7 充、放电控制电路66-68
• 5.8 光伏阵列MPPT电路68-69
• 5.9 显示电路69-70
• 6 软件设计及仿真70-80
• 6.1 最大功率跟踪系统模块71
• 6.2 充电模块71-73
• 6.2.1 恒压恒流充电72-73
• 6.2.2 电源补偿均衡充电73
• 6.3 放电模块73-74
• 6.4 A/D转换中断服务程序74-75
• 6.5 SOC估算流程图75-76
• 6.6 SOC估算算法的验证76-78
• 6.7 均衡策略仿真78-80
• 总结与展望80-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-88
• 作者简介及读研期间所发表论文88

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

具有检测电池容量功能的充电器设计    凌振宝;曹双兰;常乐;王熠;黄敬涛;

动力锂电池组管理系统的SOC估算研究    蒋炜;陈立剑;陈方亮;

锂电池的发展概述    屈伟平;

蓄电池容量预测及寿命估算系统    欧阳名三;余世杰;赵为;

蓄电池充电方法的分析和探讨    胡恒生;王慧;赵徐成;吕瑞强;

基于单变量检测的光伏电池最大功率点跟踪算法    侯世英;殷忠宁;孙韬;

一种锂电池组均衡电路及其控制策略设计    李平;何明华;

一种太阳能电池MPPT控制器实现及测试方法的研究    欧阳名三;余世杰;沈玉;

一种基于DSP的锂离子电池管理系统的设计与应用    张华辉;齐铂金;郑敏信;吴红杰;

具有均衡控制功能的锂电池管理系统设计    徐朝胜;闫改珍;李进;权悦;

太阳能半导体照明系统控制器的研究与设计    马磊;刘德明;黄黎蓉;文锋;

建材放射性脉冲检测及其能量刻度设计    凌振宝;黄健祥;吴树军;曾然;曹桂欣;

智能锂电池充电器设计    李冶;陈赫;汪东洋;乔淑君;黄鹏辉;

独立光伏系统中太阳能充电器的研究    孙超;郭勇;陈新;

光伏系统中最大功率点跟踪方法的研究    郭勇;孙超;陈新;

一种应用于光伏系统MPPT的变步长扰动观察法    朱铭炼;李臣松;陈新;龚春英;

能量管理系统(EMS)研究现状及分析    刘新天;

应用双卡尔曼滤波算法估计燃料电池欧姆内阻    魏学哲;陈金干;李佳;

基于EKF的动力锂电池SOC状态预测    范波;田晓辉;马建伟;

120kW电池储能系统双向DC/DC变换器的研究    易映萍;徐建烽;肖飞;梁燕;

动力电池SOC预估方法研究进展    杜涛;李爱魁;马军;刘飞;

基于ARM的太阳能交通诱导屏实现    陈昌龙;徐家栋;

太阳能发电变频器驱动系统的最大功率追踪控制法    戴欣平;马广;杨晓红;

光伏发电的应用技术    李中立;龚淑秋;唐明;

光伏发电的应用技术    李中立;龚淑秋;唐明;

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

基于FlexRay总线的线控转向系统双电机控制方法研究    何磊

电源管理系统设计及参数估计策略研究    刘新天

电动汽车用镍氢电池剩余电量估计方法研究    武国良

动力电池组SOC估算及均衡控制方法研究    张金龙

充放储一体化电站功率变换系统稳定分析与控制    胡国珍

独立光伏系统中蓄电池管理的研究    欧阳名三

无线传感器节点能量管理系统的研究    赵清华

行驶工况自适应的PHEV能量在线实时优化控制研究    周之光

基于自放电技术的电动车用锂动力电池SOC预测算法研究    于智龙

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

三相光伏并网发电系统研究    雷家宁

纯电动汽车电池管理系统的设计与实现    吴建平

单相非隔离型光伏并网逆变器的研究    洪海

电动汽车用动力电池电量估计算法研究及硬件实现    赵洪辉

超级电容器储能系统在光伏发电系统中的研究与应用    彭道福

太阳能产业绿色供应链运作模式研究    张玉英

移动通信基站用光伏控制器的研究    游玲玲

锂离子电池氧化锰系正极材料的制备及其电化学性能研究    张欣

钒基嵌锂功能材料的制备与改性研究    刘晓贞

用于转台伺服系统大功率开关电源的设计    张晓莹,刘丽华

基于霍尔器件的微型分时计费电能表的研制    王君;赵阅群;凌振宝;宗发保;

电动汽车SOC估计方法原理与应用    林成涛,王军平,陈全世

锂离子电池组均衡电路的发展现状    雷娟;蒋新华;解晶莹;

慢脉冲快速充电方法的研究    王坚,秦大为,季宝华,马以春

锂离子电池组均衡充电的研究进展    韩广欣;韩金东;张秀军;刘兴福;

串联电池组电压测量方法的研究    古启军,陈以方,吴知非

基于输出参数的光伏电池最大功率点控制    傅诚;陈鸣;沈玉樑;余世杰;

一种集散式动力电池组动态均衡管理系统    罗玉涛;张智明;赵克刚;

基于模糊控制理论铅酸蓄电池充电器的设计    张素文;贺凯歌;

基于MSP430的动力锂离子电池管理系统的设计与研究    张金顶

虚拟仪器技术在独立光伏系统在线监控中的应用    雷之光;陈贤明;何志伟;

基于超大电容器储能的独立光伏系统的建模研究    刘海璇;胡仁杰;蒋玮;

市电自动切换在独立光伏系统中的应用    袁世建;胥平;尚海涛;

浅析如何控制独立光伏系统    董德刚;

独立光伏系统的储能技术研究    汤秀芬;

独立光伏系统中的简易自抗扰控制器    杨庆江;王秋芳;尹慧;

独立光伏系统性能测试浅谈    徐正元;刘文祥;朱雪梅;

独立光伏系统高效充电策略研究    张鸿博;蔡晓峰;赵慧光;

独立光伏系统光储容量优化配置方法    吴小刚;刘宗歧;田立亭;丁冬;陈志;

独立光伏系统的研究与设计    姚新阳;龚在刚;

独立光伏系统技术规范简介    刘祖明;李杰慧;杨鸿雁;周立新;康乐;

独立光伏系统的数学模型与数据采集系统    韩培育;孟昭渊;李果华;

独立光伏系统的计算机优化设计方法    葛亮;杨金焕;陈中华;汪征浤;

固定式独立光伏系统中光伏方阵设计    李杰慧;刘祖明;李景天;

基于独立光伏系统的超级电容和蓄电池混合储能研究    温镇;张勇;潘晓纯;盛银波;刘千杰;

太阳能电池的发展与应用    本报记者 李芳强

光伏发电量预测的实现及独立系统的优化设计    葛彬彬

基于高频链的独立光伏系统的研究    陈天水

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

独立光伏系统中锂电池管理的研究    刘星

独立光伏系统的研究与实现    孙洪亮

独立光伏系统控制器的研究    刘志平

基于ARM的独立光伏系统的研究与设计    徐晓淳

独立光伏系统逆变电源研制    许美蓉