并网光伏发电系统中储能装置的设计与实现

【摘要】：众所周知，全球化石能源将在未来几百年内消耗殆尽。世界各国都在开发绿色、环保、安全的新能源，其中太阳能备受人们的关注：全世界所需要的电力可以由十万分之一的太阳辐射于地表的能量转化得到。于是，作为太阳能发电的主要手段——光伏发电在近年来得到了迅速发展。 传统的光伏并网发电系统中出于考虑设备成本等原因，一般不配置专用的储能装置，但从提高系统运行安全性、提高供电质量等方面考虑，有配置储能装置的必要性。本文设计并实现了一种基于并网光伏发电系统的储能装置，采用铅酸蓄电池为储能装置。为提高系统效率，设计并实现了蓄电池充放电主电路，采用正向Buck、反向Boost的双向DC-DC电路拓扑结构；为提高储能装置的工作稳定性及延长蓄电池使用寿命，根据蓄电池充放电特性曲线，对系统进行了闭环控制；设计并实现了系统信号采集与处理电路；能量管理系统以DSP2808为核心，设计并实现了系统软件；建立了系统实验平台，并进行了实验研究。对实验结果进行了详细分析，结果表明，取得的实验结果基本与蓄电池理想充放电特性曲线吻合，达到了设计目标，验证了系统设计的有效性，为进一步深入研究提供了依据。 【关键词】：光伏发电 DC/DC变换器 闭环控制
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 中文摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景9-13
• 1.1.1 太阳能利用概况9-10
• 1.1.2 光伏发电技术发展概况10-13
• 1.2 研究的主要内容13-14
• 1.2.1 系统设计框图13
• 1.2.2 设计目标13-14
• 1.3 内容安排14-15
• 第二章 储能系统设计及实现方案15-41
• 2.1 系统设计方案15-16
• 2.2 主电路拓扑结构设计16-20
• 2.2.1 主拓扑电路的选择及设计要求16-19
• 2.2.2 开关管模块的选择及主拓扑的实现19-20
• 2.3 控制电路设计20-31
• 2.3.1 电源电路20-21
• 2.3.2 前级放电电路21-22
• 2.3.3 弱电供电电路22-24
• 2.3.4 DSP 接口电路24-26
• 2.3.5 电压/电流采集电路26-28
• 2.3.6 电平转换电路28-29
• 2.3.7 IGBT 驱动电路29-30
• 2.3.8 继电器控制/电流采集电路30-31
• 2.4 软件设计31-40
• 2.4.1 蓄电池充放电设计31-35
• 2.4.2 闭环控制设计35-37
• 2.4.3 数字式 PI 调节器设计37-39
• 2.4.4 主程序设计39
• 2.4.5 DSP 文件配置39-40
• 2.5 小结40-41
• 第三章 实验验证及结果分析41-58
• 3.1 系统测试平台41
• 3.2 实验参数整定方法41-42
• 3.3 单路 Buck 控流/控压验证实验42-54
• 3.2.1 正向 Buck 控流实验42-48
• 3.2.2 正向 Buck 控压实验48-54
• 3.4 单路 Buck 充电验证实验54-56
• 3.3.1 恒电流充电实验54-55
• 3.3.2 恒电压充电实验55-56
• 3.5 小结56-58
• 第四章 总结与展望58-60
• 4.1 工作总结58-59
• 4.2 研究展望59-60
• 附录 I DSP 配置文件60-61
• 附录 II 部分源代码61-66
• 附录 III 电路原理图66-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间的研究成果71

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