单相并离网光伏储能系统控制及能量管理研究.pdf

分类号密级

UDC 注 1


学位论文

单相并离网光伏储能系统控制
及能量管理研究
(题名和副题名)
胡茂良
(作者姓名)
指导教师于力副教授
电子科技大学成都


(姓名、职称、单位名称)
申请学位级别硕士学科专业模式识别与智能系统
提交论文日期 论文答辩日期
学位授予单位和日期电子科技大学 2014 年 06 月 27 日
答辩委员会主席赵辉
评阅人郑宏凡时财
注 1:注明《国际十进分类法 UDC》的类号。
CONTROL AND ENERGY MANAGEMENT
RESEARCH OF THE SINGLE PHASE
GRID-TRIED OR OFF-GRID PHOTOVOLTAIC
ENERGY STORAGE SYSTEM



A Master Thesis Submitted to
University of Electronic Science and Technology of China



Major: Pattern recognition and Intelligent Systems
Author: Maoliang Hu
Advisor: Professor Li Yu
School : School of Automation Engineering
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作
及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方
外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为
获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与
我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的
说明并表示谢意。

作者签名: 胡茂良日期:2014 年 05 月 23 日

论文使用授权
本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文
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部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描
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(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)

作者签名: 胡茂良导师签名: 于力
日期:2014 年 05 月 23 日
摘要
摘要
随着全球性能源危机和环境日益恶化,太阳能光伏发电技术因其符合可持续
发展的战略要求被各国大力推广利用。由于光伏发电系统多元性以及受环境变化
随机性,整个系统的控制及其能量管理成为了当下的研究热点。本文在分析了光
伏发电产业及相关控制技术现状的基础上,详细研究了由光伏电池、铅酸蓄电池、
本地负载以及电网组成的分布式光伏储能系统的控制及能量管理策略。
首先,针对传统并网型和离网型光伏系统不能最大限度利用太阳能的缺点,
本文采用既能并网运行又能离网运行的直流母线式光伏系统结构,该结构扩展性
强、稳定性高,能更好地利用太阳能。对系统中的光伏发电单元及蓄电池储能单
元的工作特性进行了详细分析,同时对相应的功率转换单元:光伏接口变换器、
双向 DC/DC 变换器以及单相逆变电路进行了研究。设计了光伏单元的最大功率点
跟踪(MPPT)算法和蓄电池充放电控制,并对设计的 MPPT 算法进行了仿真验证。
然后,针对系统即能并网又能离网运行的特点,本文详细设计了系统逆变器
在并离网时的控制策略,并分别设计电流内环和电压外环的 PI 控制器。针对系统
离网运行时逆变器带非线性负载能力有限的问题,提出了一种加入输出电流反馈
的双环控制改进方法,仿真结果验证了改进的控制方法能大大提高系统离网运行
时带非线性负载的能力。
由于系统中包含光伏发电单元、蓄电池储能单元、电网以及负载多个模块,
需对整个系统进行合理的能量管理,保证系统能量供需平衡。针对系统基于直流
母线式结构,论文参考并改进直流母线电压水平信号控制法,应用改进的控制策
略将系统整个运行过程分成 4 个工作模式,并详细分析了各个模式的运行状态以
及模式切换间的能量流转。最后,在 Matlab/Simulink 中建立了仿真模型,对改进
的能量管理控制策略进行了仿真验证,仿真结果表明了控制策略的可行性。
关键词: 光伏储能系统,最大功率点跟踪,输出电流反馈,直流母线电压,能量
管理
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ABSTRACT
ABSTRACT
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