独立光伏系统中蓄电池管理的研究

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1、合肥工业大学博士学位论文独立光伏系统中蓄电池管理的研究姓名：欧阳名三申请学位级别：博士专业：电力电子与电力传动指导教师：余世杰20040501合肥工业大学博士学位论文独立光伏系统中蓄电池管理的研究摘要在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天，光伏利用成为世界各国争相发展的热点。因而光伏并网发电与独立光伏系统得到迅速地发展，特别是能为偏远用户提供电力的独立光伏系统成为国家投资的重点。本论文以使用虽为普遍及优选的阎控铅酸蓄电池(VRLA)的独立光伏系统为研究对象，为提高系统的性价比，从蓄电池的充电、放电、容量预测及维护等方面进行深入探讨和研究。主要研究如下：

2、1．综述国内外独立光伏系统发展现状。2．分析了蓄电池充、放电过程中电化学反应机理，研制了一套蓄电池充、放电容量测试系统。3．对各种铅酸蓄电池充电方式进行了分析，对其在光伏系统的应用的可行性加以阐述，同时对光伏系统中的充电控制技术(包括阵列的最大功率点跟踪技术)进行了研讨。4．详细分析了蓄电池容量影响的因素，对各种蓄电池容量预测方法(模型)进行探讨。5．提出在独立光伏系统中采用“马斯定律”可接受充电电流和太阳能光伏阵列晟大功率跟踪相结合的方法，对系统中VRLA蓄屯池进行高效充电管理，并采用模糊递阶控制技术来实现去极化控制，实现系统能量最大利用。采用此技术

3、有效地降低了多模糊输入变量规则过多的问题，并且控制效果不降低。6．提出了阵列MPPT控制简单的测试方法，并对此方法进行了验证。7．提出了在独立光伏系统中采用开路电压预测和基于蓄电池“健康状态”的模糊预测相结合的容量预测方法，使容量预测速度和精度比传统的预测方法都得到提高，为充电管理提供可靠的充电依据。8．结合独立光伏系统中蓄电池工作特点，提出了对蓄电池组的充、放电管理的有效方法：①采用分小组方法实现蓄电池小组进行均充、均放和快速充电；②在光伏发电充足时对落后蓄电池进行容量恢复维护：③给出在当前环境与负载条件下，蓄电池组所能持续1：作的时间；④同时适当时

4、候采用维护充电，以延长电池寿命。9．设计出用于阵列MPPT的Dc／Dc电路和具有蓄电池分组充、放电电路。10．设计出基于一片MSP430F147单片机为核心集阵列MPPT控制、蓄电池容量预测及充、放电控制器于一体的独立光伏系统能量管理系统。11．给出了对阵列MPPT控制、蓄电池容量预测及充、放电控制等功能及控制策略的实现程序设计。最后给出了实验结果及分析，证明系统的控制方法与策略具有一定的先进性。关键词：独立光伏系统vIuA蓄电池充电放电模糊控制单片机MPPT剩余容量内阻荷电状态旦——————一——盒塑三些查兰堡圭兰笙堡壅StudyontheBatte

5、riesManagementinStand-alonePhotovoltaicSystemAbstraetNowadays，withtheincreasingofenergyexhaustionandenvironmentpollution，theapplicationofphotovolliictechnologyhasbecomeahotspotofthewholeworld．Sothegrid’connectedphotovolliicsystemandthestand-alonephotovoltaicsystemdevelopquicklyE

6、specially,ithasbecomethenationalemphasisofinvestmenttodeveloptheslind．alonephotovoltaicsystems，Itcansupplyresidentswhichliveinremoteand／orfarfromutilitygridareawithpower．Thispaperfocusesontheslind·alonephotovoltaicsystemusingvalveregulatedlead-acidbattery(VRLA)．Inordertoimprovet

7、heperformanceandreduceCOStofthesystem，wepayouremphaSeSontheimplementationaboutthecharging，discharging,capacityprediction，maintenanceofstoragebatteries，andSOon．Themaincontentsarelistedasfollows；1．Anoverviewondevelopingactualityofmanagementofstoragebatteriesinthestand·alonephotovo

8、lliicsystemathomeandabroadisdiscussed．2．Thechar