本文關鍵詞：含并聯(lián)光伏逆變器的家用儲能系統(tǒng)研究與設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：全球能源危機的不斷加深和環(huán)境的日益惡化使得能源領域的變革迫在眉睫�！笆濉逼陂g,國家提出了建立“全球能源互聯(lián)網(wǎng)”的戰(zhàn)略部署,僅在新能源領域就提出了包括大力發(fā)展分布式儲能技術在內(nèi)的多項重要舉措。儲能系統(tǒng)作為連接發(fā)電系統(tǒng)和負荷之間的電能儲備環(huán)節(jié),可以有效解決電能供需矛盾,有力提高電網(wǎng)供電可靠性和安全性。在諸多環(huán)境惡劣、輸電困難、光照充足地區(qū),家用儲能系統(tǒng)的不斷推廣也為我國新能源光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了新的契機。因此,開展含多級并聯(lián)光伏逆變器家用儲能系統(tǒng)的課題討論具有很好的前瞻性。本文重點對集逆變、儲能為一體的小功率家用儲能系統(tǒng)進行了研究與設計。介紹了家用儲能系統(tǒng)各部分的工作原理、器件選型和參數(shù)設計。針對傳統(tǒng)的雙閉環(huán)控制策略在磷酸鐵鋰電池組充放電方面存在的不足,本文提出了一種魯棒反演滑�？刂撇呗�;在逆變器并聯(lián)運行策略上,提出了一種虛擬磁鏈直接功率控制策略。相關仿真和實驗均證明了所提控制策略的可行性。論文主要完成了以下工作:1.介紹了儲能系統(tǒng)在光伏發(fā)電領域的作用及發(fā)展家用儲能系統(tǒng)的現(xiàn)實意義;闡述了多級逆變器并聯(lián)技術的未來發(fā)展方向和控制策略。2.給出了小功率家用儲能系統(tǒng)的總體設計方案;介紹了系統(tǒng)各組成部分工作原理并進行器件選型和參數(shù)設計;分析比較幾種不同拓撲結(jié)構(gòu)的逆變器后采用了兩級非隔離型拓撲結(jié)構(gòu);給出了家用儲能系統(tǒng)人機交互界面;分析比較了儲能系統(tǒng)三種不同工作模式。3.選用磷酸鐵鋰電池作為實驗對象,建立了磷酸鐵鋰電池組恒流/恒壓充放電裝置模型,針對傳統(tǒng)雙閉環(huán)控制策略在動態(tài)性能、抑制諧波和平抑電壓大幅度擾動等方面的不足,提出一種魯棒反演滑模控制策略。分析了魯棒反演滑�？刂葡到y(tǒng)原理并設計了反演滑�？刂破鳌７抡媾c實驗表明:魯棒反演滑�？刂撇呗员入p閉環(huán)控制策略在電池組充放電效率方面更具有優(yōu)勢。4.在并聯(lián)逆變器控制策略上,針對下垂控制策略存在的有功、無功功率的檢測計算復雜、動態(tài)響應、穩(wěn)定性較差和抑制逆變電流總諧波效果不理想的缺點,提出了一種基于虛擬磁鏈的直接功率控制,建立基于虛擬磁鏈定向的并網(wǎng)逆變器的矢量圖和系統(tǒng)仿真模型,仿真與實驗最終證明:定頻的虛擬磁鏈的直接功率控制相比下垂控制策略在動態(tài)響應穩(wěn)定性控制和抑制逆變電流總諧波等方面具有明顯的優(yōu)勢。5.設計小功率家用儲能系統(tǒng)并聯(lián)逆變器的數(shù)字化實現(xiàn)過程。硬件方面:選用三星公司S3C2440A芯片,內(nèi)部控制部分采用ARM920T微處理器,為了能將系統(tǒng)輸入的較小功率信號放大成能驅(qū)動IGBT開通關斷的功率較大的信號,設計了驅(qū)動電路。完成電壓、電流檢測電路和過流保護電路的設計。設計了采用PC40材質(zhì)磁芯、EC35骨架、DPA425芯片的反激式開關電源;軟件方面:基于ADS集成開發(fā)環(huán)境,設計了A/D采樣模塊、PWM生成模塊、鎖相環(huán)和MPPT模塊的軟件程序。6.最后對3kW家用儲能系統(tǒng)進行了仿真和實驗。利用實驗室理想環(huán)境下搭建的3kW儲能系統(tǒng)實驗平臺與峰谷源儲能技術研究院現(xiàn)有的3kW室外儲能項目完成相關實驗,以驗證系統(tǒng)整體設計方案的可行性;設計了光伏陣列的MPPT實驗平臺,尋找模擬自然環(huán)境下3kW儲能系統(tǒng)配備的1500WP太陽能電池板的MPP位置;利用了NBT電池測試系統(tǒng)對3kW家用儲能系統(tǒng)配備的51.2V、100Ah的磷酸鐵鋰電池組的充放電情況進行測試并分析。實驗結(jié)果與理論分析基本吻合,基本達到預期目標。
【關鍵詞】：光伏發(fā)電系統(tǒng) 家用儲能系統(tǒng) 并聯(lián)逆變器 實驗平臺
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和意義13-14
• 1.1.1 傳統(tǒng)能源與太陽能13-14
• 1.1.2 國內(nèi)外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和發(fā)展14
• 1.2 儲能系統(tǒng)在光伏發(fā)電領域的作用14-17
• 1.2.1 儲能系統(tǒng)中電能存儲方式和電池組充放電控制策略15-16
• 1.2.2 發(fā)展家用儲能系統(tǒng)的現(xiàn)實意義16-17
• 1.3 多級逆變器并聯(lián)技術發(fā)展方向17-18
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 小功率家用儲能系統(tǒng)總體方案設計20-40
• 2.1 小功率家用儲能系統(tǒng)總體設計方案20
• 2.2 太陽能電池板20-22
• 2.2.1 太陽能電池板拓撲結(jié)構(gòu)20-21
• 2.2.2 太陽能光伏陣列21
• 2.2.3 太陽能電池板選型與參數(shù)設計21-22
• 2.3 太陽能控制器22-24
• 2.3.1 太陽能控制器保護功能22-23
• 2.3.2 太陽能控制器工作原理23-24
• 2.3.3 太陽能控制器選型和參數(shù)設計24
• 2.4 儲能電池系統(tǒng)24-29
• 2.4.1 儲能電池分類24-26
• 2.4.2 儲能電池選型26
• 2.4.3 儲能電池主要參數(shù)26-27
• 2.4.4 儲能電池管理系統(tǒng)27
• 2.4.5 儲能電池系統(tǒng)電池柜27-29
• 2.5 光伏并網(wǎng)逆變器29-33
• 2.5.1 光伏并網(wǎng)逆變器分類29-30
• 2.5.2 隔離型光伏并網(wǎng)逆變器30-31
• 2.5.3 非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器31-32
• 2.5.4 光伏并網(wǎng)逆變器選型與參數(shù)設計32-33
• 2.6 3kW家用儲能系統(tǒng)的技術參數(shù)設置33-34
• 2.7 3kW儲能系統(tǒng)人機交互界面34-35
• 2.8 3kW家用儲能系統(tǒng)工作模式35-39
• 2.8.1 太陽能優(yōu)先模式37
• 2.8.2 市電優(yōu)先輸入模式37-38
• 2.8.3 旁路供電模式38-39
• 2.9 本章小結(jié)39-40
• 第三章 儲能電池組充放電控制策略40-52
• 3.1 磷酸鐵鋰電池組恒流/恒壓充放電裝置40-44
• 3.2 電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的控制策略44
• 3.3 魯棒反演滑�？刂撇呗�44-47
• 3.3.1 魯棒反演滑�？刂葡到y(tǒng)45-46
• 3.3.2 反演滑�？刂破鞯脑O計46-47
• 3.4 魯棒反演滑模控制策略下魯棒性能實驗47-48
• 3.5 實驗仿真與結(jié)果分析48-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 第四章 多級并聯(lián)逆變器工作原理及其控制策略52-63
• 4.1 逆變器并聯(lián)控制技術52-54
• 4.1.1 集中控制52-53
• 4.1.2 主從控制53-54
• 4.1.3 3C環(huán)鏈控制54
• 4.2 單相光伏并網(wǎng)逆變器54-55
• 4.3 光伏逆變器并聯(lián)控制策略55-60
• 4.3.1 下垂控制策略55-57
• 4.3.2 VF-DPC控制策略57-58
• 4.3.3 基于PI調(diào)節(jié)的定頻VF-DPC控制策略58-60
• 4.4 實驗仿真與結(jié)果分析60-62
• 4.4.1 兩種控制策略下電網(wǎng)電壓電流輸出波形60-61
• 4.4.2 兩種控制策略下逆變電流穩(wěn)態(tài)頻譜分析61-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第五章 光伏逆變器數(shù)字化系統(tǒng)實現(xiàn)63-78
• 5.1 光伏逆變器硬件電路63-70
• 5.1.1 控制芯片的選擇63-65
• 5.1.2 基于ARM920T控制電路設計65
• 5.1.3 驅(qū)動電路設計65-66
• 5.1.4 反激式開關電源設計66-67
• 5.1.5 檢測電路設計67-69
• 5.1.6 過流保護設計69-70
• 5.2 光伏逆變器軟件設計70-76
• 5.2.1 ADS集成開發(fā)工具70-71
• 5.2.2 A/D采樣模塊71-72
• 5.2.3 PWM生成模塊72-74
• 5.2.4 鎖相環(huán)設計74-75
• 5.2.5 MPPT模塊75-76
• 5.3 本章小結(jié)76-78
• 第六章 3kW家用儲能系統(tǒng)實驗與仿真78-85
• 6.1 模擬實驗平臺搭建78-79
• 6.2 3kW儲能系統(tǒng)實驗79-81
• 6.3 最大功率點跟蹤實驗81-83
• 6.4 儲能電池充放電實驗83-84
• 6.5 本章小結(jié)84-85
• 工作總結(jié)與展望85-87
• 參考文獻87-92
• 致謝92-94
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文94

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