光伏蓄电池充放电控制电路

发布时间：2020-04-22 05:14

【摘要】：本文主要是研究光伏蓄电池的充放电控制技术,进而延长蓄电池的使用寿命,而光伏蓄电池的充放电技术一般是结合光伏发电并网进行综合控制的,目前并网技术使用最多的是最大功率跟踪控制,因此现阶段结合最大功率跟踪控制的光伏蓄电池充放电技术的使用较为广泛。但是最大功率跟踪控制并网方式会降低系统的惯性,降低系统抵御风险的能力。而虚拟同步发电机并网方式主要通过模拟同步电机的特性,转化成相关的控制策略,这种并网方式能够有效提高系统的稳定性。为此本文将虚拟同步发电机并网方式和蓄电池充放电控制技术相结合,来研究光伏蓄电池充放电技术,可以在提高蓄电池使用寿命的基础上提高系统的稳定性。具体的研究内容如下:(1)对蓄电池进行选型并建立相应的模型。首先介绍传统光伏发电系统的具体结构,分析蓄电池在光伏发电系统中的作用,并在此基础上对蓄电池进行选型,最后根据所选的蓄电池建立相应的模型。(2)对虚拟同步发电机的基本原理进行研究。首先分析了虚拟同步发电机的基本结构,并在此基础上将同步发电机的特征转化成相关控制算法,然后利用同步电机的特性,对虚拟同步发电机的虚拟功频控制器和励磁电压控制器进行设计,优化了系统并网的过程。(3)结合虚拟同步发电机并网控制算法对蓄电池的充放电控制方法进行设计。首先对蓄电池中的SOC进行区域划分,针对不同的区域确定不同的变下垂系数控制函数,并利用该下垂系数进行并网控制,进而抑制蓄电池的深度放电和过度充电现象,最后搭建相应仿真来对本文所设计的算法进行验证。(4)对本文所设计的蓄电池充放电技术进行硬件和软件设计,最后通过实验运行的结果来验证本文所设计的控制算法有效。
【图文】：

偏远地区使用，解决了我国偏远地区用电困的问题，但是这种光伏发电系统的运行稳定逡逑性较差，可靠性较低。光伏发电系统主要包括光伏电池、升压器、变流器以及储能元件逡逑等，具体的结构图如图２－１所示。光伏发电时首先通过光伏电池将太阳能转换成电能，逡逑再通过升压变换器将电压升高到需要的电压，再通过变流器将直流电压转换成交流电逡逑压，进而为负载提供电能，如果负载没有消耗完电能，再将剩余的电能并入到电网中，逡逑同时光伏发电不足时也可以通过电网为负载供电。逡逑交流电Ｎ逡逑ｊＫｇ逦能１P}１栻１器逦Ｊ￣Ｌ逡逑柜逦充邋＾１逡逑控制＼节邋＼逦交流配电？逡逑充Ｉ牛放￣逡逑电Ｕ邋电逦逦逦逡逑￣￣—ｊ逦交流负钗逡逑储能器件逦逦逡逑图２－１光伏发电基本原理图逡逑根据公共母线的性质，光伏系统可以分为直流式、交流式以及交直流混合式并网三逡逑种方式。在这几种并网方式中，直流母线并网方式将每个光伏阵列都进行能量优化，直逡逑流电都汇入母线后再对负载进行供电，这种并网方式只适合偏远地区或者较小的供电系逡逑统进行并网。交流母线并网的比较灵活多样，这种并网方式将光伏阵列与变流器连接后逡逑再并入交流母线进行并网，这种并网方式适合大型的系统并网。但是在实际的应用过程逡逑中

用了邋ＣＢ１２１００Ｂ型的铅蓄电池，这种铅蓄电池在２５°Ｃ时最大充电电压为２．４５±０．０２５Ｖ，逡逑此时的温度补偿系数为：ｄｍＶ＾Ｃ，电池的内阻为６ＭＤ，最大充电电流可以达到３０Ａ，逡逑此时的蓄电池放电曲线如图２－２所示，由图可知在不同的放电电流下，对应的放电终止逡逑电压和放电时间不同，同时蓄电池的放电电流越小，蓄电池的放电时间也越长，同时放逡逑电终止的电压也较高。逡逑放电特性（２５＊０邋＞逡逑？邋ｒｒｘｚｒｖ＾Ｅｓ逡逑Ｈ：邋１０逦＂ＴｐＺ－Ｉ／邋６０Ａ逦，６Ａ逡逑（Ｖ）邋９逦３００Ａ邋２００Ａ邋１００Ａ逡逑０邋逦逦丨．邋邋ＩＩ．逡逑１逦２逦３逦５逦１０逦２０逦３０逦６０逦２逦３逦５逦１０逦２０逡逑＾逦４＊逦逦逦Ｈ逡逑放电时间逡逑图２－２蓄电池放电特性曲线逡逑２．３蓄电池模型逡逑目前光伏发电系统中所使用的蓄电池采用的模型种类较多，为了便于系统分析，本逡逑文根据文献［Ｍ］中提出的模型，将蓄电池等效成一个受控电压源和串联的电阻构成，具体逡逑结构如图２－３所示。逡逑将图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逦（２－２）逡逑Ｑ－ｉｔ逡逑其中￡表示蓄电池的开路电压，五。表示蓄电池的恒定电压源部分的电压值，尤表逡逑示蓄电池的极化电压，２表示蓄电池的初始容量，＆表示实际的放电量，，Ｊ放电区域电逡逑压降落的幅值，５表示时间常数。逡逑８逡逑
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM615;TM912

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本文编号：2636192