独立光伏发电系统中蓄电池能量管理的研究

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1、摘要摘要随着社会的飞速发展和科技的不断创新，国内外为了缓解日益凸显的能源危机，对光伏发电系统的研究和应用非常重视。目前针对光伏发电系统的研究以并网发电为主，但是独立光伏发电系统建站灵活且适于户用，在未来应用前景依然十分广阔。本文从独立光伏发电系统整体出发，以满足交流负载需求为目的，对系统中蓄电池能量管理进行了深入研究。在此基础上，提出了单相独立光伏发电系统的拓扑结构，其中采用双向DC．DC电路对蓄电池进行充放电控制，选择Z源逆变器作为主功率电路的逆变装置，详细论述了蓄电池能量管理的运行策略。第一章阐述了本课

2、题研究的背景和现实意义，给出了独立光伏发电系统的基本组成，详细介绍了现阶段独立光伏发电系统中蓄电池能量管理的技术现状，指出了其电路拓扑的不足之处，并提出了本论文的主要研究内容。第二章详细分析了太阳能电池板的物理特性，介绍了日照强度和环境温度对光伏电池板输出的影响，并通过Matlab／Simulink建立了光伏电池板的仿真模型。在软件MicrosoftVisualC++编写了对太阳能仿真器AgilentE4351B的控制程序，使其运行在SimulatorMode很好的模拟光伏电池的伏安特性输出。第三章采用Z源

3、逆变器作为主功率电路逆变装置，分析了Z源阻抗网络的升压原理，详细阐述了适用于单相全桥Z源逆变器的改进型SPWM控制策略如何在传统的电压源逆变器的零电压状态插入直通时间来实现Z源的升压。并且提出了Z源阻抗网络的参数设计准则，并通过Matlab／Simulink对单相Z源逆变器进行仿真，仿真结果验证了理论分析的正确性。第四章提出了单相独立光伏发电系统的电路拓扑结构，介绍了光伏系统中所用的铅酸蓄电池的技术参数特性和充放电控制方法，为双向DC．DC变换电路实现对蓄电池的充放电控制提供了依据。另外，通过检测光伏电池板

4、的输出电压和蓄电池的端电压与相关的设定值比较来决定蓄电池的运行状态。对蓄电池采用三段式充电方式，并用荷电状态的大小进行切换；对蓄电池采用限流放电，并要满足直流侧稳压的要求。通过仿真分析验证了方案可行。第五章基于工控板DSPLT8503设计了整个独立光伏发电系统的数据采集电路和控制流程图，并详细讲述了各个控制模块的编程思想。并分别用AgilentE4351B和整流桥输出电压作为直流源进行了单相Z源逆变实验，验证了Z源阻抗网络的工作特性。第六章对本文开展的工作进行总结，并对下一步的工作以及研究方向作了展望。【关

5、键词】独立光伏发电系统，光伏电池板，z源，蓄电池，双向DC．DC电路，荷电状态ABSTRACTABSTRACTW弛therapiddevelopmentofsocietyandtechnologicalinnovations，thewholeearthhasattachedgreatimportancetotheresearchandapplicationofphotovoltaicpowergenerationsystemtoalleviatetheincreasinglyseriousenergycri

6、sis．Atpresent,photovoltaicgrid-connectedsystemhasbeenseenasamajorresearchfocus，however,themarketprospectofphotovoltaicstand-alonepowersystemremainsbroadbecauseofitsflexibilityandconvenientapplicationforresidents．ChapterIhasintroducedthebackgroundandpractic

7、alsignificanceofthisstudy,introducesbasicintegralpartofPhotovoltaicstand-alonepowersystem，anddescribedcurrenttechnicallevelofbatteryenergymanagementinthesystematthepresentstage，pointsouttheinadequaciesofitscircuittopologyandproposesthemaincontentofthispape

8、rintheend．ChapterIIhasanalyzedthephysicalpropertiesofsolarcells．Sunlightintensityandambienttemperaturearethemainfactors，whichaffecttheoutputvoltage／currentcharacteristicsofthesolarcell．IthasestablishedMatlab／