混合储能光伏发电系统的控制器研究

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1、劣拿京交硕士学位论文混合储能光伏发电系统的控制器研究Researchofcontrollerinphotovoltaicpowergenerationsystemwithhybridenergystorage作者：梁适春导师：张晓冬北京交通大学2014年3月学位论文版权使用授权扎煳愀本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复

2、印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：梁赫翩签名：签字日期：加1丫年弓月fq日签字日期：沙L忤弓。月f7日中图分类号：TM615UDC：621．3学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文混合储能光伏发电系统的控制器研究Researchofcontrollerinphotovoltaicpowergenerationsystemwithhybridenergystorage作者姓名：导师姓名：学位类别：学科专业：梁适春张晓冬工学电气工程学号：1l121620职称：教授学

3、位级别：硕士研究方向：新能源及新型发电技术北京交通大学2014年3月致谢值此毕业论文完成之际，特向给予过我许多无私帮助和支持的各位老师和同学表示衷心的感谢!首先要感谢我的导师张晓冬教授，在读研的两年半时间里，张老师为我的成长倾注了无数的心血和汗水，对我的学习和科研进行了孜孜不倦的教导，对我的生活给予了无微不至的关心，为我的发展创造了一个又一个机会。张老师对相关领域有着高屋建瓴的见解，他用自己深厚的知识和经验为我的研究工作指明了道路，正如一盏明灯指引着我前进，严谨的治学态度、渊博的知识、对我的严格要求以及为人师表的

4、作风将使我终身难忘。同时感谢在整个论文项目的过程中给予我诸多指导的中电普瑞科技有限公司新能源事业部的林培峰、牛萌等工程师，在收集资料、项目进行、写作等过程中，都给予我很多的悉心指导。还要感谢实验室的谢强、宋佳、李月等同学，他们对我的帮助让我难忘，与他们的讨论给了我灵感，也让我的硕士学习和生活变得更加丰富多彩。最后，借此机会向多年来在物质上支持我、精神上鼓励我的家人及女朋友表示最诚挚的感谢和最美好的祝福!承蒙各位专家、老师的审阅和评议，你们提出的宝贵意见都将使我受益匪浅。真诚地感谢所有给予我关心、帮助和支持的人!中

5、文摘要摘要：随着化石燃料的日益消耗，新型能源的开发与利用备受关注。光伏能源的清洁性、分布广泛性等特点，使得其得到快速发展和广泛运用。但是由于光伏能量波动性大，单独的光伏发电系统对电网的干扰较大，需要配置一定容量的储能介质，平滑光伏波动。在储能介质中，能量型储能和功率型储能各有优缺点。而锂电池和超级电容分别是这两种储能方式的典型代表，若将两者混合使用，可以实现储能能量的最优化利用。在混合储能光伏发电系统中，有多种连接方式。以母线侧并联方式连接的混合储能光伏发电系统，可以实现超级电容和锂电池的双向电流可控，加以一定的

6、混合储能控制策略能够实现混合储能单元的优化利用。本文设计了一台运用于混合储能光伏发电系统的控制器。在该系统中，光伏、超级电容和锂电池采用的是直流母线并联的连接方式。该控制器包含功率模块和控制模块。功率模块起到各电源之间能量变换的作用，主电路拓扑采用非隔离双向DC．DC变换器。控制模块控制着各电源之问能量流动的大小和方向。文中提出了一种“超级电容吸收短时光伏波动、锂电池吸收长期光伏波动”的混合储能控制策略。在该控制策略下，超级电容作为滤波单元，用于平衡短时光伏波动，来稳定母线侧电压；锂电池作为主要的储能单元，吸收长

7、期的光伏波动。这种控制策略可以实现超级电容和锂电池的优化利用，实现其价值最大化。文中也提出了一种新的光伏功率预测算法，即基于趋势移动平均法的数学模型，用于平滑光伏波动。该算法仅需要少量的历史数据来建立模型，影响因素少，简单易实现，同时平滑效果好。文中完成了软硬件设计，得到了基于DSP28335的控制系统。仿真结果验证了主电路参数设计的准确性，完成了设备样机。实验可知：功率模块具有快速启动、停机性能，启动时电压、电流波形无超调和震荡，停机时电压、电流波形很平滑无震荡。功率模块的电压纹波为±0．5％，电流纹波为±0．

8、8％，满载运行效率97．25％，MPPT效率为99．81％。同时，在设备长时间工作的情况下，IGBT、电感和电容的温升范围均较为合理。因此，各项性能指标均符合设计要求。在整个混合储能光伏发电系统运行时，光伏功率预测的平滑效果明显，控制器的输出功率曲线得到平滑优化，同时减少了锂电池的充放电次数，延长其使用寿命，也减小了所需配置的储能单元容量。验证了该功率预测算法的加入可以起