發(fā)布時(shí)間：2020-04-22 05:14

【摘要】：本文主要是研究光伏蓄電池的充放電控制技術(shù),進(jìn)而延長蓄電池的使用壽命,而光伏蓄電池的充放電技術(shù)一般是結(jié)合光伏發(fā)電并網(wǎng)進(jìn)行綜合控制的,目前并網(wǎng)技術(shù)使用最多的是最大功率跟蹤控制,因此現(xiàn)階段結(jié)合最大功率跟蹤控制的光伏蓄電池充放電技術(shù)的使用較為廣泛。但是最大功率跟蹤控制并網(wǎng)方式會(huì)降低系統(tǒng)的慣性,降低系統(tǒng)抵御風(fēng)險(xiǎn)的能力。而虛擬同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)方式主要通過模擬同步電機(jī)的特性,轉(zhuǎn)化成相關(guān)的控制策略,這種并網(wǎng)方式能夠有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為此本文將虛擬同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)方式和蓄電池充放電控制技術(shù)相結(jié)合,來研究光伏蓄電池充放電技術(shù),可以在提高蓄電池使用壽命的基礎(chǔ)上提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。具體的研究內(nèi)容如下:(1)對(duì)蓄電池進(jìn)行選型并建立相應(yīng)的模型。首先介紹傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu),分析蓄電池在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的作用,并在此基礎(chǔ)上對(duì)蓄電池進(jìn)行選型,最后根據(jù)所選的蓄電池建立相應(yīng)的模型。(2)對(duì)虛擬同步發(fā)電機(jī)的基本原理進(jìn)行研究。首先分析了虛擬同步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),并在此基礎(chǔ)上將同步發(fā)電機(jī)的特征轉(zhuǎn)化成相關(guān)控制算法,然后利用同步電機(jī)的特性,對(duì)虛擬同步發(fā)電機(jī)的虛擬功頻控制器和勵(lì)磁電壓控制器進(jìn)行設(shè)計(jì),優(yōu)化了系統(tǒng)并網(wǎng)的過程。(3)結(jié)合虛擬同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制算法對(duì)蓄電池的充放電控制方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先對(duì)蓄電池中的SOC進(jìn)行區(qū)域劃分,針對(duì)不同的區(qū)域確定不同的變下垂系數(shù)控制函數(shù),并利用該下垂系數(shù)進(jìn)行并網(wǎng)控制,進(jìn)而抑制蓄電池的深度放電和過度充電現(xiàn)象,最后搭建相應(yīng)仿真來對(duì)本文所設(shè)計(jì)的算法進(jìn)行驗(yàn)證。(4)對(duì)本文所設(shè)計(jì)的蓄電池充放電技術(shù)進(jìn)行硬件和軟件設(shè)計(jì),最后通過實(shí)驗(yàn)運(yùn)行的結(jié)果來驗(yàn)證本文所設(shè)計(jì)的控制算法有效。
【圖文】：

偏遠(yuǎn)地區(qū)使用，解決了我國偏遠(yuǎn)地區(qū)用電困的問題，但是這種光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定逡逑性較差，可靠性較低。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要包括光伏電池、升壓器、變流器以及儲(chǔ)能元件逡逑等，具體的結(jié)構(gòu)圖如圖２－１所示。光伏發(fā)電時(shí)首先通過光伏電池將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，逡逑再通過升壓變換器將電壓升高到需要的電壓，再通過變流器將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電逡逑壓，進(jìn)而為負(fù)載提供電能，如果負(fù)載沒有消耗完電能，再將剩余的電能并入到電網(wǎng)中，逡逑同時(shí)光伏發(fā)電不足時(shí)也可以通過電網(wǎng)為負(fù)載供電。逡逑交流電Ｎ逡逑ｊＫｇ邐能１P}１栻１器邐Ｊ￣Ｌ逡逑柜邐充邋＾１逡逑控制＼節(jié)邋＼邐交流配電？逡逑充Ｉ牛放￣逡逑電Ｕ邋電邐邐邐逡逑￣￣—ｊ邐交流負(fù)釵逡逑儲(chǔ)能器件邐邐逡逑圖２－１光伏發(fā)電基本原理圖逡逑根據(jù)公共母線的性質(zhì)，光伏系統(tǒng)可以分為直流式、交流式以及交直流混合式并網(wǎng)三逡逑種方式。在這幾種并網(wǎng)方式中，直流母線并網(wǎng)方式將每個(gè)光伏陣列都進(jìn)行能量優(yōu)化，直逡逑流電都匯入母線后再對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電，這種并網(wǎng)方式只適合偏遠(yuǎn)地區(qū)或者較小的供電系逡逑統(tǒng)進(jìn)行并網(wǎng)。交流母線并網(wǎng)的比較靈活多樣，這種并網(wǎng)方式將光伏陣列與變流器連接后逡逑再并入交流母線進(jìn)行并網(wǎng)，這種并網(wǎng)方式適合大型的系統(tǒng)并網(wǎng)。但是在實(shí)際的應(yīng)用過程逡逑中

用了邋ＣＢ１２１００Ｂ型的鉛蓄電池，這種鉛蓄電池在２５°Ｃ時(shí)最大充電電壓為２．４５±０．０２５Ｖ，逡逑此時(shí)的溫度補(bǔ)償系數(shù)為：ｄｍＶ＾Ｃ，電池的內(nèi)阻為６ＭＤ，最大充電電流可以達(dá)到３０Ａ，逡逑此時(shí)的蓄電池放電曲線如圖２－２所示，由圖可知在不同的放電電流下，對(duì)應(yīng)的放電終止逡逑電壓和放電時(shí)間不同，同時(shí)蓄電池的放電電流越小，蓄電池的放電時(shí)間也越長，同時(shí)放逡逑電終止的電壓也較高。逡逑放電特性（２５＊０邋＞逡逑？邋ｒｒｘｚｒｖ＾Ｅｓ逡逑Ｈ：邋１０邐＂ＴｐＺ－Ｉ／邋６０Ａ邐，６Ａ逡逑（Ｖ）邋９邐３００Ａ邋２００Ａ邋１００Ａ逡逑０邋邐邐丨．邋邋ＩＩ．逡逑１邐２邐３邐５邐１０邐２０邐３０邐６０邐２邐３邐５邐１０邐２０逡逑＾邐４＊邐邐邐Ｈ逡逑放電時(shí)間逡逑圖２－２蓄電池放電特性曲線逡逑２．３蓄電池模型逡逑目前光伏發(fā)電系統(tǒng)中所使用的蓄電池采用的模型種類較多，為了便于系統(tǒng)分析，本逡逑文根據(jù)文獻(xiàn)［Ｍ］中提出的模型，將蓄電池等效成一個(gè)受控電壓源和串聯(lián)的電阻構(gòu)成，具體逡逑結(jié)構(gòu)如圖２－３所示。逡逑將圖２－３中的受控源表示成式（２－２）中所示的形式：逡逑Ｅ邋＝邋Ｅｎ－Ｋ－＾—＋Ａｅ－Ｂｉｔ邐（２－２）逡逑Ｑ－ｉｔ逡逑其中￡表示蓄電池的開路電壓，五。表示蓄電池的恒定電壓源部分的電壓值，尤表逡逑示蓄電池的極化電壓，２表示蓄電池的初始容量，＆表示實(shí)際的放電量，，Ｊ放電區(qū)域電逡逑壓降落的幅值，５表示時(shí)間常數(shù)。逡逑８逡逑
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM615;TM912

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