【摘要】：本文主要是研究光伏蓄電池的充放電控制技術,進而延長蓄電池的使用壽命,而光伏蓄電池的充放電技術一般是結合光伏發(fā)電并網(wǎng)進行綜合控制的,目前并網(wǎng)技術使用最多的是最大功率跟蹤控制,因此現(xiàn)階段結合最大功率跟蹤控制的光伏蓄電池充放電技術的使用較為廣泛。但是最大功率跟蹤控制并網(wǎng)方式會降低系統(tǒng)的慣性,降低系統(tǒng)抵御風險的能力。而虛擬同步發(fā)電機并網(wǎng)方式主要通過模擬同步電機的特性,轉化成相關的控制策略,這種并網(wǎng)方式能夠有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為此本文將虛擬同步發(fā)電機并網(wǎng)方式和蓄電池充放電控制技術相結合,來研究光伏蓄電池充放電技術,可以在提高蓄電池使用壽命的基礎上提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。具體的研究內容如下:(1)對蓄電池進行選型并建立相應的模型。首先介紹傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的具體結構,分析蓄電池在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的作用,并在此基礎上對蓄電池進行選型,最后根據(jù)所選的蓄電池建立相應的模型。(2)對虛擬同步發(fā)電機的基本原理進行研究。首先分析了虛擬同步發(fā)電機的基本結構,并在此基礎上將同步發(fā)電機的特征轉化成相關控制算法,然后利用同步電機的特性,對虛擬同步發(fā)電機的虛擬功頻控制器和勵磁電壓控制器進行設計,優(yōu)化了系統(tǒng)并網(wǎng)的過程。(3)結合虛擬同步發(fā)電機并網(wǎng)控制算法對蓄電池的充放電控制方法進行設計。首先對蓄電池中的SOC進行區(qū)域劃分,針對不同的區(qū)域確定不同的變下垂系數(shù)控制函數(shù),并利用該下垂系數(shù)進行并網(wǎng)控制,進而抑制蓄電池的深度放電和過度充電現(xiàn)象,最后搭建相應仿真來對本文所設計的算法進行驗證。(4)對本文所設計的蓄電池充放電技術進行硬件和軟件設計,最后通過實驗運行的結果來驗證本文所設計的控制算法有效。
【圖文】：

偏遠地區(qū)使用，解決了我國偏遠地區(qū)用電困的問題，但是這種光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行穩(wěn)定逡逑性較差，可靠性較低。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要包括光伏電池、升壓器、變流器以及儲能元件逡逑等，具體的結構圖如圖２－１所示。光伏發(fā)電時首先通過光伏電池將太陽能轉換成電能，逡逑再通過升壓變換器將電壓升高到需要的電壓，再通過變流器將直流電壓轉換成交流電逡逑壓，進而為負載提供電能，如果負載沒有消耗完電能，再將剩余的電能并入到電網(wǎng)中，逡逑同時光伏發(fā)電不足時也可以通過電網(wǎng)為負載供電。逡逑交流電Ｎ逡逑ｊＫｇ邐能１P}１栻１器邐Ｊ￣Ｌ逡逑柜邐充邋＾１逡逑控制＼節(jié)邋＼邐交流配電？逡逑充Ｉ牛放￣逡逑電Ｕ邋電邐邐邐逡逑￣￣—ｊ邐交流負釵逡逑儲能器件邐邐逡逑圖２－１光伏發(fā)電基本原理圖逡逑根據(jù)公共母線的性質，光伏系統(tǒng)可以分為直流式、交流式以及交直流混合式并網(wǎng)三逡逑種方式。在這幾種并網(wǎng)方式中，直流母線并網(wǎng)方式將每個光伏陣列都進行能量優(yōu)化，直逡逑流電都匯入母線后再對負載進行供電，這種并網(wǎng)方式只適合偏遠地區(qū)或者較小的供電系逡逑統(tǒng)進行并網(wǎng)。交流母線并網(wǎng)的比較靈活多樣，這種并網(wǎng)方式將光伏陣列與變流器連接后逡逑再并入交流母線進行并網(wǎng)，這種并網(wǎng)方式適合大型的系統(tǒng)并網(wǎng)。但是在實際的應用過程逡逑中

用了邋ＣＢ１２１００Ｂ型的鉛蓄電池，這種鉛蓄電池在２５°Ｃ時最大充電電壓為２．４５±０．０２５Ｖ，逡逑此時的溫度補償系數(shù)為：ｄｍＶ＾Ｃ，電池的內阻為６ＭＤ，最大充電電流可以達到３０Ａ，逡逑此時的蓄電池放電曲線如圖２－２所示，由圖可知在不同的放電電流下，對應的放電終止逡逑電壓和放電時間不同，同時蓄電池的放電電流越小，蓄電池的放電時間也越長，同時放逡逑電終止的電壓也較高。逡逑放電特性（２５＊０邋＞逡逑？邋ｒｒｘｚｒｖ＾Ｅｓ逡逑Ｈ：邋１０邐＂ＴｐＺ－Ｉ／邋６０Ａ邐，６Ａ逡逑（Ｖ）邋９邐３００Ａ邋２００Ａ邋１００Ａ逡逑０邋邐邐丨．邋邋ＩＩ．逡逑１邐２邐３邐５邐１０邐２０邐３０邐６０邐２邐３邐５邐１０邐２０逡逑＾邐４＊邐邐邐Ｈ逡逑放電時間逡逑圖２－２蓄電池放電特性曲線逡逑２．３蓄電池模型逡逑目前光伏發(fā)電系統(tǒng)中所使用的蓄電池采用的模型種類較多，為了便于系統(tǒng)分析，本逡逑文根據(jù)文獻［Ｍ］中提出的模型，將蓄電池等效成一個受控電壓源和串聯(lián)的電阻構成，具體逡逑結構如圖２－３所示。逡逑將圖２－３中的受控源表示成式（２－２）中所示的形式：逡逑Ｅ邋＝邋Ｅｎ－Ｋ－＾—＋Ａｅ－Ｂｉｔ邐（２－２）逡逑Ｑ－ｉｔ逡逑其中￡表示蓄電池的開路電壓，五。表示蓄電池的恒定電壓源部分的電壓值，尤表逡逑示蓄電池的極化電壓，２表示蓄電池的初始容量，＆表示實際的放電量，，Ｊ放電區(qū)域電逡逑壓降落的幅值，５表示時間常數(shù)。逡逑８逡逑
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM615;TM912

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本文編號：2636192