独立光伏发电系统蓄电池能量管理研究

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1、湖北工业大学硕士学位论文摘要在独立光伏发电系统中蓄电池是复杂和薄弱的环节，对蓄电池进行高效的能量管理对于提高系统的能源利用效率和降低系统的成本具有重要的意义。为了充分了解独立光伏发电系统的特性，文章分析了光伏阵列的输出特性及受温度和光照强度的影响；分析了铅酸蓄电池在充放电过程中电压、电流的变化规律、极化电压产生的原因及影响蓄电池寿命的主要因素。为了制定适合独立光伏系统中蓄电池的能量管理策略，详细分析了蓄电池在独立光伏发电系统中的工作状态：充、放电倍率小，易形成小范围内的充放电循环；受环境影响大，在光照强度大时，也会

2、产生过充电。电池的荷电状态SOC是反映电池实际容量的重要参数，为了较为准确的实时计算电池的荷电状态参数，在分析电路等效模型的基础上，对理想等效模型进行了改进，改进的电池模型以电池的端电压、电流、温度为输入量，以荷电状态参数作为状态变量，得出了电池的荷电状态和电池外特性之间的关系。文章提出了一种分组自治的能量管理策略，该策略主要包括电池分组的原则、充放电电池小组的选择和充放电的控制方法。分组原则：光伏阵列的输出电流不大于电池小组的最大允许充电电流。充放电电池小组的选择：通过计算电池的荷电状态参数，把电池的状态分为四类

3、：FULL，GREEN，YELLOW，RED，从而得出电池小组的充放电优先顺序；根据总线电流和电池小组额定放电电流的大小来确定需要并联放电的小组的个数。充放电方法：根据快速充电原理建立了限制过充电压、减小充电电流的快速充电方法；而对于放电的控制主要是通过限制放电的深度和放电电流的大小来实现的。文章最后给出了基于TMS2812DSP的部分硬件电路和软件实现。试验结果表明电池模型对SOC的计算有一定得精确性和通用性；采用的快速充电方法可以充入更多的电量；分组系统可以有效避免电池组在低SOC下浅循环。关键词：独立光伏系统

4、；能量管理；荷电状态；充放电；分组I湖北工业大学硕士学位论文AbstractStoragebatteriesareacomplexandweaklinkinastand-alonePVsystem,soefficientenergymanagementonbatteriesisagreatsignificanceforimprovingenergyefficiencyandreducingthecostofwholePVsystem.Theoutputcharacteristicofphotovoltaicarra

5、ysandwhichiseffectedbytemperatureandlightintensityisanalyzed,thechangesofvoltageandcurrentoflead-acidbatteryduringcharginganddischargingandwhythereisapolarizationvoltageareanalyzedandthemajorfactorsimpactingonthelifeofstoragebatteriesarealsodiscussedinthepaper

6、forthesakeofknowingmoreaboutthecharacteristicofstand-alonePVsystem.Thestoragebatteryworkingstatusinthestand-alonephotovoltaicsystemisasfollows:workinginasmallchargeanddischargerate;partialcyclinginlowstateofcharge;batteriesareeasilyoverchargedinlargelightinten

7、sity.SOCisanimportantparametertoreflecttherealcapacityofbatteries.Theproposedbatterymodelimprovedfromtheidealcircuitispresentforthereal-timecalculationofSOC,inwhichterminalvoltage,current,temperatureareasitsinputandbatterystateofchargeasitsstatevariable.Therel

8、ationshipbetweenbatterystateofchargeandthebatteryexternalcharacteristicsisobtainedinthemodel.Abatteryenergymanagementsystemisdesigned,inwhichthebatteriesaregrouped.Thestrategyinclu