平流層氣象條件穩(wěn)定、輻射強(qiáng)度大具有廣闊的利用價(jià)值。隨著新能源技術(shù)、電力電子技術(shù)的不斷突破,為臨近空間太陽(yáng)能飛行器的開(kāi)發(fā)和利用提供了有利條件。這類跨晝夜長(zhǎng)航時(shí)飛行器白天由機(jī)身表面的光伏陣列供電,夜間由儲(chǔ)能電池供電。由于太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)表面曲率很大、飛行姿態(tài)多變,眾多光伏組件所接收的太陽(yáng)輻射及輸出功率存在很大差異,只能通過(guò)小規(guī)模成組提升發(fā)電效率;另外,為了充分利用機(jī)載儲(chǔ)能容量、提高能源系統(tǒng)比功率,需要研究并采用特殊的光、儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)持續(xù)可靠供電。在這樣的背景下,本文研究了以光儲(chǔ)模塊為基本單元,多個(gè)模塊串并聯(lián)成組的無(wú)人機(jī)能源系統(tǒng),并重點(diǎn)就其核心環(huán)節(jié)之一的能量?jī)?yōu)化調(diào)度策略展開(kāi)研究,以達(dá)到光伏發(fā)電功率最大化利用、儲(chǔ)能電池荷電狀態(tài)盡可能一致的目標(biāo)。首先在分析能源系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理的基礎(chǔ)上建立了負(fù)荷模型、光伏發(fā)電模型、儲(chǔ)能電池模型,明確飛行高度、姿態(tài)等因素的影響,為系統(tǒng)能量?jī)?yōu)化調(diào)度策略的研究奠定基礎(chǔ)。為充分利用光伏發(fā)電功率和儲(chǔ)能容量,研究了根據(jù)當(dāng)前儲(chǔ)能狀況、次日飛行航跡確定每個(gè)光伏子陣、儲(chǔ)能子串日前出力計(jì)劃的方法。該方法以調(diào)度周期末電池子串能量均衡為目標(biāo),電池壽命損耗、光儲(chǔ)組串間充電能量作為約束... 

【文章來(lái)源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：95 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)能源系統(tǒng)示意圖

限制很難配置完善的電池管理系統(tǒng)，使得電池管理很難工程化實(shí)現(xiàn)［１１】。??為了解決上述問(wèn)題，需要將光伏電池及儲(chǔ)能電池小規(guī)模成組并以適當(dāng)?shù)姆绞??組合構(gòu)成模塊如圖１－２所示，再由模塊組網(wǎng)構(gòu)成系統(tǒng)，模塊化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以降低??每個(gè)模塊的輸出功率、減少系統(tǒng)間能源傳輸?shù)膿p耗，提高能量轉(zhuǎn)換效率。??ｔ??￣￣Ｉ?￣?－４＋＊??？?何??內(nèi)?Ｚ?ＬＴ＂Ｊ??ｈｚ！?Ｚ???圖１－２光儲(chǔ)模塊結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?１－２?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＰＶ－Ｂａｔｔｅｒｙ?ｍｏｄｕｌｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??借助模塊化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能源系統(tǒng)需要合理地對(duì)各個(gè)模塊的光伏、電池組件進(jìn)??行能量調(diào)配，實(shí)現(xiàn)光伏電池一儲(chǔ)能環(huán)節(jié)一負(fù)荷之間的能量高效流動(dòng)及平衡控制，從??而使所有光伏電池吸收的能量、所有儲(chǔ)能電池的容量都得到最好的利用。隨著飛機(jī)??飛行領(lǐng)域的擴(kuò)展，飛行工況更加復(fù)雜，光伏組件差異性加劇，對(duì)能量管理系統(tǒng)的要??求也更高，需要根據(jù)規(guī)劃好的飛行航跡預(yù)測(cè)發(fā)用電功率，基于預(yù)測(cè)功率實(shí)現(xiàn)飛行周??期內(nèi)各組成部分能量的全局優(yōu)化利用，同時(shí)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各模塊的能量狀態(tài)，根據(jù)??光伏、負(fù)載功率與預(yù)測(cè)功率的偏差對(duì)電能進(jìn)行實(shí)時(shí)分配和管理。??１．２．２能源系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀??對(duì)于地面靜止的光儲(chǔ)能源動(dòng)力系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外有較成熟的光伏發(fā)電、電池儲(chǔ)能、??功率變換方面的技術(shù)和裝置

響、電池容量利用率低、系統(tǒng)功率重量比低等問(wèn)題，因此本文采用了一種光伏電池??與儲(chǔ)能電池小規(guī)模成組構(gòu)成光儲(chǔ)模塊，利用光儲(chǔ)模塊串并聯(lián)組成光伏發(fā)電系統(tǒng)的??方案，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖２－１所示。該方案從局部到整體可劃分為模塊、組串、系統(tǒng)三??個(gè)層次，以下逐層分析其結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。??光伏ＤＣ／ＤＣ?輸出ＤＣ／ＤＣ??＾?ｊ????ＩＰＢＭｕ?中?｜?卜＿?十，ｆ／：ｕＵ?Ｌ＾＼?Ｈ??＿?未?Ｈ｜ｈ?ＩＰＢＭ２１?？?？?？?ＩＰＢＭｎｉ??丄廠ｐ２?＋?－?／ｂａｔ２ｌ?＾?＋??ｉｐｂｍ，２Ｖ?Ｔ－ｐ２Ｊｆ?７Ｗｂ５２ｊ?以?￥?卜ｐｂｍ２２?卜－｜?丨ｐｂｍｎ２?Ｉ?＋１?Ｉ????????Ｊ?Ｊ?—??圖２－１基于光儲(chǔ)模塊的電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＰＶ?ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ＰＶ－Ｂａｔｔｅｒｙ?ｍｏｄｕｌｅｓ??在光儲(chǔ)模塊層面，光伏組件通過(guò)升壓電路與儲(chǔ)能電池組并聯(lián)，再經(jīng)由降壓電路??組成功率輸出控制單元，從而構(gòu)造一個(gè)發(fā)電功率和輸出功率完全可控的智能模塊，??９??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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