光伏超级电容储能系统的实现与应用研究
发布时间：2022-01-11 20:45
太阳能作为一种绿色新能源,主要用来进行光伏发电,超级电容作为一种新型的能量存储装置,可用于存储光伏发电系统中的能量。对光伏超级电容储能系统的控制分为对超级电容充电过程的控制以及对超级电容放电过程的控制,最终实现太阳能板对超级电容的恒压充电以及超级电容对负载的恒压放电。本文分别通过信号与能量两种控制策略实现对超级电容储能系统的控制。信号控制策略包括滑模控制方法（Sliding Mode Control,SMC）与反步控制方法（Backstepping Control）,能量控制策略为端口受控哈密顿控制方法（Port-Controlled Hamiltonian,PCH）。第一,基于SMC控制理论与Backstepping控制理论,分别求取了超级电容充放电时系统的控制器,通过仿真对控制效果进行了验证,仿真结果表明所设计的信号控制器均可以实现对超级电容储能系统的控制且系统具有较强的抗负载扰动能力。将两种信号控制器的控制效果进行对比分析,结果表明所设计的SMC控制器可以加快系统的响应速度,Backstepping控制器可以提高系统的稳态性能。第二,基于PCH控制理论,分别建立了超级电容充放电时...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 本课题的研究目的和意义
1.2 光伏发电的国内外研究动态
1.3 超级电容储能的国内外研究动态
1.4 超级电容储能系统的控制策略
1.5 本课题章节安排
第二章 超级电容与PCH系统控制原理介绍
2.1 超级电容介绍
2.1.1 超级电容的优点
2.1.2 超级电容的缺点与解决方法
2.1.3 超级电容的充电方式
2.2 PCH系统控制原理
2.2.1 PCH系统模型
2.2.2 PCH系统控制原理
2.2.3 稳定性分析
2.3 本章小结
第三章 光伏超级电容储能系统的信号控制
3.1 光伏超级电容储能系统模型
3.2 超级电容充电系统控制器设计
3.2.1 滑模控制器设计
3.2.2 反步控制器设计
3.2.3 仿真结果分析
3.3 超级电容放电系统控制器设计
3.3.1 滑模控制器设计
3.3.2 反步控制器设计
3.3.3 仿真结果分析
3.4 本章小结
第四章 光伏超级电容储能系统的PCH控制
4.1 超级电容充电系统PCH控制
4.1.1 超级电容充电系统的PCH模型
4.1.2 控制器设计
4.1.3 稳定性分析
4.1.4 仿真结果分析
4.2 超级电容放电系统PCH控制
4.2.1 超级电容放电系统的PCH模型
4.2.2 控制器设计
4.2.3 稳定性分析
4.2.4 仿真结果分析
4.3 本章小结
第五章 超级电容系统的变阻尼PCH控制
5.1 阻尼变化对系统的影响
5.2 变阻尼的实现
5.2.1 Tanh函数
5.2.2 Arctan函数
5.2.3 指数函数
5.2.4 二阶跟踪微分器
5.3 光伏超级电容储能系统实验框图
5.4 实验结果分析
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
结论
展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进粒子群算法及其在PID整定中的应用[J]. 杨智,陈颖. 控制工程. 2016(02)
[2]中国实现高比例可再生能源发展路径研究[J]. 白建华,辛颂旭,刘俊,郑宽. 中国电机工程学报. 2015(14)
[3]基于MMC双向DC-DC变换器的超级电容储能系统控制策略分析与设计[J]. 武伟,谢少军,张曌,许津铭. 中国电机工程学报. 2014(27)
[4]大规模光伏发电对电力系统影响综述[J]. 丁明,王伟胜,王秀丽,宋云亭,陈得治,孙鸣. 中国电机工程学报. 2014(01)
[5]分布式光伏发电并网的成本/效益分析[J]. 苏剑,周莉梅,李蕊. 中国电机工程学报. 2013(34)
[6]基于反推自适应控制的永磁同步电机摩擦力矩补偿策略[J]. 阎彦,刘锐,史婷娜,夏长亮. 中国电机工程学报. 2013(33)
[7]基于欧拉-拉格朗日模型的模块化多电平换流器的无源控制[J]. 蔡新红,赵成勇. 电工技术学报. 2013(10)
[8]光伏发电的发展及其对电网规划的影响研究[J]. 宋卓然,陈国龙,赫鑫,宋颖巍,刘岩,宁辽逸,东方. 电网与清洁能源. 2013(07)
[9]光伏发电置信容量的研究现状与发展趋势[J]. 梁双,胡学浩,张东霞,王皓怀,方鑫. 电力系统自动化. 2011(19)
[10]非线性跟踪─微分器[J]. 韩京清,王伟. 系统科学与数学. 1994(02)
博士论文
[1]交流电机的能量成型与非线性控制研究[D]. 于海生.山东大学 2006
本文编号：3583435
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 本课题的研究目的和意义
1.2 光伏发电的国内外研究动态
1.3 超级电容储能的国内外研究动态
1.4 超级电容储能系统的控制策略
1.5 本课题章节安排
第二章 超级电容与PCH系统控制原理介绍
2.1 超级电容介绍
2.1.1 超级电容的优点
2.1.2 超级电容的缺点与解决方法
2.1.3 超级电容的充电方式
2.2 PCH系统控制原理
2.2.1 PCH系统模型
2.2.2 PCH系统控制原理
2.2.3 稳定性分析
2.3 本章小结
第三章 光伏超级电容储能系统的信号控制
3.1 光伏超级电容储能系统模型
3.2 超级电容充电系统控制器设计
3.2.1 滑模控制器设计
3.2.2 反步控制器设计
3.2.3 仿真结果分析
3.3 超级电容放电系统控制器设计
3.3.1 滑模控制器设计
3.3.2 反步控制器设计
3.3.3 仿真结果分析
3.4 本章小结
第四章 光伏超级电容储能系统的PCH控制
4.1 超级电容充电系统PCH控制
4.1.1 超级电容充电系统的PCH模型
4.1.2 控制器设计
4.1.3 稳定性分析
4.1.4 仿真结果分析
4.2 超级电容放电系统PCH控制
4.2.1 超级电容放电系统的PCH模型
4.2.2 控制器设计
4.2.3 稳定性分析
4.2.4 仿真结果分析
4.3 本章小结
第五章 超级电容系统的变阻尼PCH控制
5.1 阻尼变化对系统的影响
5.2 变阻尼的实现
5.2.1 Tanh函数
5.2.2 Arctan函数
5.2.3 指数函数
5.2.4 二阶跟踪微分器
5.3 光伏超级电容储能系统实验框图
5.4 实验结果分析
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
结论
展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进粒子群算法及其在PID整定中的应用[J]. 杨智,陈颖. 控制工程. 2016(02)
[2]中国实现高比例可再生能源发展路径研究[J]. 白建华,辛颂旭,刘俊,郑宽. 中国电机工程学报. 2015(14)
[3]基于MMC双向DC-DC变换器的超级电容储能系统控制策略分析与设计[J]. 武伟,谢少军,张曌,许津铭. 中国电机工程学报. 2014(27)
[4]大规模光伏发电对电力系统影响综述[J]. 丁明,王伟胜,王秀丽,宋云亭,陈得治,孙鸣. 中国电机工程学报. 2014(01)
[5]分布式光伏发电并网的成本/效益分析[J]. 苏剑,周莉梅,李蕊. 中国电机工程学报. 2013(34)
[6]基于反推自适应控制的永磁同步电机摩擦力矩补偿策略[J]. 阎彦,刘锐,史婷娜,夏长亮. 中国电机工程学报. 2013(33)
[7]基于欧拉-拉格朗日模型的模块化多电平换流器的无源控制[J]. 蔡新红,赵成勇. 电工技术学报. 2013(10)
[8]光伏发电的发展及其对电网规划的影响研究[J]. 宋卓然,陈国龙,赫鑫,宋颖巍,刘岩,宁辽逸,东方. 电网与清洁能源. 2013(07)
[9]光伏发电置信容量的研究现状与发展趋势[J]. 梁双,胡学浩,张东霞,王皓怀,方鑫. 电力系统自动化. 2011(19)
[10]非线性跟踪─微分器[J]. 韩京清,王伟. 系统科学与数学. 1994(02)
博士论文
[1]交流电机的能量成型与非线性控制研究[D]. 于海生.山东大学 2006
本文编号：3583435
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3583435.html
