混合储能独立光伏发电系统的稳定性优化研究

发布时间：2017-08-23 19:21

  本文关键词：混合储能独立光伏发电系统的稳定性优化研究

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【摘要】：太阳能具有清洁无污染且储量丰富取之不尽的优势,是理想的可再生能源。随着能源和环境问题的日益突出,光伏发电逐渐成为可再生能源利用方面的典型代表。但光伏发电受环境因素影响较大,存在间歇性、随机性以及波动性等缺点。因此为保证系统中功率的稳定性,需配置相应的储能系统。蓄电池／超级电容混合储能系统(HESS)可以同时发挥蓄电池高能量密度和超级电容高功率密度的优势,可用于独立光伏微网以维持系统的稳定。在混合储能独立光伏发电系统中,直流母线与光伏电池以及混合储能系统的连接均通过DC/DC变换器实现,变换器对于系统的能量管理调度以及系统的稳定性、抗扰性起着非常重要的作用。本文主要对Cuk变换器在混合储能独立光伏发电系统稳定性优化中的作用进行了研究。文中首先对混合储能独立光伏发电系统的出现、发展以及元件模型和拓扑结构进行了综述,分析了系统的四种运行模式以及对应的DC/DC变换器的控制策略,并详细介绍了Cuk变换器的拓扑结构与工作原理。在此基础上,在MATLAB/Simulink环境下,分别搭建了使用Buck/Boost变换器的系统与使用Cuk变换器的系统的仿真模型。通过比较使用传统Buck/Boost变换器的系统与使用Cuk变换器的系统在环境因素变化和负载发生投切时,系统母线电压稳定性、变换器工作状态以及负载功率波动等性能指标,体现Cuk变换器在系统稳定性优化方面的优势。最后,针对Cuk变换器在工作时出现的电磁干扰问题,通过分析Cuk变换器的高频特性以及常见的传导干扰耦合路径,采用RCD缓冲吸收电路的方式抑制其电磁干扰,进一步对系统的稳定性进行优化。
【关键词】：独立光伏发电系统 混合储能 Cuk变换器 电磁干扰 稳定性优化
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第1章 绪论11-22
• 1.1 世界能源问题与光伏发电产业的出现11-12
• 1.2 光伏发电的特点及发展现状12-14
• 1.2.1 光伏发电的特点12-13
• 1.2.2 光伏发电的发展现状13-14
• 1.3 光伏发电系统的分类14-17
• 1.4 超级电容与混合储能系统17-20
• 1.4.1 超级电容器17-19
• 1.4.2 混合储能系统19-20
• 1.5 本文的选题意义与主要工作20-22
• 1.5.1 课题的意义20
• 1.5.2 本文的主要工作20-22
• 第2章 混合储能独立光伏系统的结构及运行模式22-28
• 2.1 混合储能独立光伏发电系统的结构22-24
• 2.1.1 光伏电池、储能系统直接与母线相连22
• 2.1.2 光伏电池与母线通过变换器相连22-23
• 2.1.3 光伏电池、储能系统与母线均通过变换器相连23-24
• 2.2 系统运行原理及控制策略24-28
• 2.2.1 系统的运行原理24-25
• 2.2.2 工作模式与控制策略25-28
• 第3章 Cuk变换器对混合储能独立光伏系统稳定性的优化28-40
• 3.1 Cuk变换器简介28-30
• 3.2 使用Cuk变换器的光伏系统模型30-32
• 3.3 Cuk变换器对光伏系统稳定性的优化及仿真验证32-38
• 3.3.1 Cuk变换器对系统稳定性的优化作用32-33
• 3.3.2 仿真验证33-38
• 3.4 本章小结38-40
• 第4章 Cuk变换器的电磁干扰抑制技术对系统稳定性的优化40-55
• 4.1 电磁干扰及其危害40-41
• 4.1.1 电磁干扰的分类40-41
• 4.1.2 电磁干扰的危害41
• 4.2 开关变换器中的电磁干扰41-44
• 4.2.1 开关变换器的电磁干扰源42-43
• 4.2.2 开关变换器的传导干扰与耦合路径43-44
• 4.3 开关变换器的电磁干扰抑制技术44-47
• 4.3.1 缓冲吸收电路抑制技术45
• 4.3.2 滤波器抑制技术45-46
• 4.3.3 混沌控制技术46-47
• 4.4 Cuk变换器的电磁干扰抑制对光伏系统稳定性的优化47-53
• 4.4.1 RCD缓冲吸收电路原理47-48
• 4.4.2 元件的高频特性48-49
• 4.4.3 仿真验证49-53
• 4.5 本章小结53-55
• 第5章 结论与展望55-58
• 5.1 主要成果和结论55-56
• 5.2 工作展望56-58
• 参考文献58-64
• 致谢64-65
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文65-66
• 学位论文评阅及答辩情况表66

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