本文關(guān)鍵詞：極地低溫環(huán)境下小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：極地地區(qū)指地球的南北極地區(qū),由于氣候惡劣,極地地區(qū)受到人類活動(dòng)的影響很小,科考價(jià)值極大。南北極地區(qū)氣候條件惡劣,常年低溫并伴有極晝極夜現(xiàn)象,罕有人跡,科考極其不便,所以拋棄式的科考設(shè)備更符合極地科考的要求。但是拋棄式設(shè)備最大的問題就是續(xù)航能力差,直接導(dǎo)致許多科考數(shù)據(jù)的丟失,嚴(yán)重影響到了極地科考工作的進(jìn)行。本課題選用小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)作為研究?jī)?nèi)容,來提高拋棄式設(shè)備的續(xù)航能力。小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)安裝方便,屬于清潔能源,能夠使風(fēng)能和光能的能源供應(yīng)互補(bǔ),適用于極地地區(qū)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的研究有很多,作者在此基礎(chǔ)上考慮到極地地區(qū)特殊的環(huán)境對(duì)小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),并對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能板和蓄電池進(jìn)行了選型。由于蓄電池的充放電能力受溫度的影響很大,作者利用實(shí)驗(yàn)室的高低溫實(shí)驗(yàn)柜模擬極地環(huán)境對(duì)蓄電池進(jìn)行了不同低溫下的充放電實(shí)驗(yàn),研究了蓄電池在低溫下的充放電特性,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定了對(duì)供電系統(tǒng)采用MPPT控制以增大蓄電池的充電接受能力的思路。本文根據(jù)南北極科考中選用的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)、小型太陽(yáng)能板,分別設(shè)計(jì)了與之相對(duì)應(yīng)的Buck型DC/DC電路,提出了一種變步長(zhǎng)占空比擾動(dòng)觀測(cè)法來實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的MPPT控制,并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證;設(shè)計(jì)了蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和雙DC/DC控制電路,并仿真驗(yàn)證了它的電量管理功能;設(shè)計(jì)了極地環(huán)境下風(fēng)光互補(bǔ)的控制策略并對(duì)整個(gè)小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)進(jìn)行了仿真,仿真結(jié)果為實(shí)現(xiàn)極地環(huán)境下小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的MPPT控制奠定了基礎(chǔ)。為了加快文中設(shè)計(jì)的小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的MPPT跟蹤速度和減小最大功率點(diǎn)的震蕩,考慮到風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電系統(tǒng)的非線性,作者采用模糊控制算法對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)分別設(shè)計(jì)了相應(yīng)的模糊控制器,并對(duì)風(fēng)力/光伏發(fā)電系統(tǒng)和小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)分別進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,證明了模糊自適應(yīng)控制的優(yōu)越性;以南極中山站的氣候數(shù)據(jù)為依據(jù)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了供電可靠性分析,證明了其供電可靠性。研究了小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的控制器并進(jìn)行了軟硬件的設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)包括風(fēng)光互補(bǔ)主電路和控制電路,并對(duì)元器件進(jìn)行了耐低溫選擇;軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)的主程序、風(fēng)/光MPPT控制子程序和外圍采集電路程序。研究結(jié)果表明作者設(shè)計(jì)的極地環(huán)境下小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)適用于極地科考中,文中設(shè)計(jì)的控制電路和控制方法能有效的提高供電系統(tǒng)的供電能力和拋棄式科考設(shè)備的續(xù)航能力,可以保證拋棄式設(shè)備在南北極地區(qū)的正常工作。
【關(guān)鍵詞】：極地地區(qū) 低溫實(shí)驗(yàn) 風(fēng)光互補(bǔ) 模糊控制 MPPT 控制器
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM61
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 選題的背景和研究意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)12-13
• 1.3 本課題研究的目的和主要內(nèi)容13-15
• 第二章 極地環(huán)境下小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)主要設(shè)備的選型15-25
• 2.1 極地環(huán)境下小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)15-16
• 2.2 極地環(huán)境下風(fēng)力發(fā)電機(jī)的選型16-18
• 2.2.1 風(fēng)力機(jī)的種類與工作特性16-17
• 2.2.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的選型17-18
• 2.3 極地環(huán)境下光伏電池的選型18-20
• 2.3.1 光伏電池的分類與輸出特性18-19
• 2.3.2 光伏電池的選型19-20
• 2.4 極地環(huán)境下蓄電池的選型20-22
• 2.4.1 鉛酸蓄電池的性能指標(biāo)和充電方式20-21
• 2.4.2 蓄電池的選型21-22
• 2.5 小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的控制器22-23
• 2.6 本章小結(jié)23-25
• 第三章 低溫下鉛酸式蓄電池的充放電特性研究25-35
• 3.1 鉛酸蓄電池在低溫下的性能25-26
• 3.1.1 鉛酸蓄電池在低溫下充放電存在的問題25
• 3.1.2 鉛酸蓄電池容量的影響因素25-26
• 3.2 低溫下鉛酸式蓄電池的放電實(shí)驗(yàn)26-28
• 3.3 低溫下鉛酸式蓄電池的充電實(shí)驗(yàn)28-33
• 3.4 本章小結(jié)33-35
• 第四章 極地環(huán)境下小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)MPPT控制及仿真35-63
• 4.1 低溫下光伏電池的特性研究35-38
• 4.1.1 光伏電池仿真模型35-36
• 4.1.2 低溫下光伏電池的特性36-38
• 4.2 極地環(huán)境下光伏電池最大功率控制及仿真38-47
• 4.2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)DC/DC變換器設(shè)計(jì)38-40
• 4.2.2 光伏電池最大功率控制原理40-44
• 4.2.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)仿真結(jié)果和分析44-47
• 4.3 極地環(huán)境下風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大功率控制及仿真47-54
• 4.3.1 極地環(huán)境下風(fēng)力發(fā)電機(jī)的仿真建模47-49
• 4.3.2 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)DC/DC變換器設(shè)計(jì)49-50
• 4.3.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大功率控制原理50-52
• 4.3.4 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真結(jié)果和分析52-54
• 4.4 蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)54-58
• 4.4.1 蓄電池DC/DC變換器55-56
• 4.4.2 蓄電池DC/DC變換器的控制56-57
• 4.4.3 蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的仿真57-58
• 4.5 極地環(huán)境下小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)最大功率控制58-62
• 4.5.1 極地環(huán)境下風(fēng)光互補(bǔ)供電控制策略58-60
• 4.5.2 小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)MPPT仿真60-62
• 4.6 本章小結(jié)62-63
• 第五章 基于模糊自適應(yīng)的MPPT控制及供電可靠性分析63-79
• 5.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)模糊自適應(yīng)MPPT控制63-69
• 5.1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)模糊自適應(yīng)MPPT控制器的設(shè)計(jì)63-66
• 5.1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)模糊自適應(yīng)MPPT控制仿真66-69
• 5.2 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模糊自適應(yīng)MPPT控制69-74
• 5.2.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模糊自適應(yīng)MPPT控制器的設(shè)計(jì)69-72
• 5.2.2 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模糊自適應(yīng)MPPT控制仿真72-74
• 5.3 小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)模糊自適應(yīng)MPPT控制仿真74-76
• 5.4 極地環(huán)境下小型風(fēng)光互補(bǔ)供電可靠性分析76-78
• 5.5 本章小結(jié)78-79
• 第六章 極地環(huán)境下小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)79-95
• 6.1 小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)控制器的硬件電路設(shè)計(jì)79-88
• 6.1.1 硬件電路設(shè)計(jì)總體框圖79
• 6.1.2 風(fēng)光互補(bǔ)主電路的設(shè)計(jì)79-82
• 6.1.3 控制電路中數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì)82-84
• 6.1.4 控制電路中電源模塊和驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)84-86
• 6.1.5 控制電路中外圍采集電路的設(shè)計(jì)86-88
• 6.2 小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)控制器的軟件設(shè)計(jì)88-94
• 6.2.1 主程序設(shè)計(jì)88-89
• 6.2.2 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)MPPT控制子程序89-90
• 6.2.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT控制子程序90-91
• 6.2.4 電壓采集程序91-92
• 6.2.5 溫濕度采集程序92-94
• 6.3 本章小結(jié)94-95
• 第七章 總結(jié)與展望95-97
• 參考文獻(xiàn)97-101
• 致謝101-103
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文情況103

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  本文關(guān)鍵詞：極地低溫環(huán)境下小型風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：289805