节能型设备能量管理装置的设计与实现
发布时间：2021-06-18 07:47
随着经济的发展,能源结构转型也成为了各个国家的重要发展战略。新能源技术的发展成为了时代的主旋律,而对于能源的有效管理也成为了近几年的研究的重点。而本文所论述的节能型设备为具有储能单元的,具有充放电机制的,具有节能需求的传统设备,例如锂电池化成系统和特种光伏系统等设备。本论文以传统的锂电池化成系统为依托,针对设备的放电方式高功耗,铅蓄电池笨重且昂贵等弊端,提出设计采用充电和放电一体化设备来智能管理化成设备充放电能量,实现其能源利用率达到最大优化。首先,针对化成设备的锂电池充电和放电的两种工作模式,本装置将采用充电和放电一体化设计用来减小装置体积。设计分为两级式结构,其中前级为一端稳流一端稳压型双向DC/DC变换器,后级为全桥整流/逆变模块。针对设计中的关键技术,为了抑制并网电流谐波含量,计算设计了LCL型滤波器的相关参数,并针对于LCL型滤波器的谐振尖峰问题,采用串联滤波电容电阻为系统添加有效阻尼以抑制谐振尖峰问题,并采用Matlab/simulink进行仿真验证。采用PID控制算法控制装置的并网电流和采用相位信息采集电路和软件锁相环分别测量并网电流与电网电压的相位差,并利用电压电流采样...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究内容及设计意义
1.2 能量转换技术研究现状
1.2.1 并网电流控制技术方法研究现状
1.2.2 孤岛效应检测算法研究现状
1.3 设计内容及相关参数
1.3.1 总体设计目标
1.3.2 设备本体运行参数
1.3.3 并网相关指标
1.4 本论文的主要内容及结构安排
第二章 节能型设备能量管理装置总体设计
2.1 装置整体的结构设计与研究
2.1.1 设备设计要求分析
2.1.2 设备具体设计方案分析
2.2 后级逆变/整流模块工作状态介绍
2.2.1 正向充电工作模式下介绍
2.2.2 反向放电工作模式下介绍
2.2.3 开关管设计选型
2.3 单相全桥并网逆变器的PWM控制
2.3.1 双极性SPWM控制
2.3.2 单极性SPWM控制
2.4 本设计相对于传统设计的优点
2.5 本章小结
第三章 节能型设备能量管理装置关键技术分析
3.1 并网控制算法的研究
3.1.1 LCL滤波器选型
3.1.2 LCL滤波器谐振尖峰的无源阻尼设计
3.1.3 并网逆变器电流控制算法的研究与设计
3.1.4 并网逆变器相位控制算法的研究与设计
3.2 并网逆变器孤岛效应及其检测方法的研究
3.2.1 孤岛效应原理及其检测标准
3.2.2 孤岛效应的常用检测方法
3.2.3 采用主动偏移法AFD原理进行孤岛效应检测与分析
3.3 功率平衡点跟踪算法的研究与设计
3.3.1 不同模式下功率平衡点跟踪流程实现
3.3.2 利用PID控制算法实现功率平衡点跟踪
3.4 本章小结
第四章 节能型设备能量回收装置的软硬件实现
4.1 能量管理装置的整体设计概述
4.2 能量管理装置的软件设计
4.2.1 开机自检模式流程介绍
4.2.2 待机模式流程介绍
4.2.3 充电模式流程介绍
4.2.4 放电模式流程介绍
4.2.5 设备故障模式流程介绍
4.3 能量管理装置的硬件设计
4.3.1 后级全桥逆变/整流主电路模块
4.3.2 数据采集主电路模块
4.3.3 相位信息采集电路模块
4.3.4 DSP控制电路模块
4.3.5 IGBT驱动电路模块
4.3.6 辅助电源电路模块
4.4 本章小结
第五章 实验结果及分析
5.1 实验系统
5.2 开关管驱动电路的测试结果及分析
5.3 相位信息采集电路的测试结果及分析
5.4 逆变器输出电压或频率异常响应时间的测试结果及分析
5.5 逆变器输出电压电流的测试结果及分析
5.6 母线电压测试结果及分析
5.7 设计样机效率测试结果及分析
5.8 化成系统相关参数优化信息比对分析
5.8.1 化成设备整机耗能测试比对分析
5.8.2 化成设备整机成本、质量与体积测试比对
5.9 样机各指标对比
5.10 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 不足与展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于随机优化的综合能源系统能量管理[J]. 季振亚,黄学良,张梓麒,孙厚涛,赵家庆,李军. 东南大学学报(自然科学版). 2018(01)
[2]SPWM逆变器用推挽变压器漏感的时空属性[J]. 伍家驹,刘杰,刘浩广,肖慧蓉,刘斌,李军华. 中国电机工程学报. 2017(17)
[3]级联多电平H桥逆变器的同相层叠型SPWM脉冲分配方法[J]. 章勇高,熊健. 电力自动化设备. 2017(07)
[4]基于LCL滤波器的新型Z源光伏并网逆变器[J]. 甘世红,褚建新,顾伟,濮实. 太阳能学报. 2017(06)
[5]弱电网下单周控制LCL并网逆变器控制策略研究[J]. 杨旭红,何超杰. 电气传动. 2017(06)
[6]主被动相结合的孤岛检测方案研究[J]. 徐建委. 电工电气. 2017(06)
[7]基于LCL滤波器并网逆变器分裂电容控制研究[J]. 赵清林,许方玲,杨秋霞,张浩璞. 太阳能学报. 2016(04)
[8]分布式并网发电系统孤岛检测方法综述[J]. 党克,杨富磊,宫译淳,严干贵. 电力电子技术. 2016(01)
[9]LCL并网逆变器阻尼方法[J]. 尹姝,张尧. 节能. 2015(09)
[10]中压三电平并网逆变器断续脉宽调制策略及其输出滤波器优化设计[J]. 任康乐,张兴,王付胜,屠运武,汪令祥. 中国电机工程学报. 2015(17)
硕士论文
[1]光伏发电并网系统及孤岛检测方法研究[D]. 刘剑.湖南大学 2013
[2]锂离子动力电池化成检测系统的设计与实现[D]. 肖昕.中南大学 2008
[3]光伏并网控制方法和系统的研究[D]. 汪进进.合肥工业大学 2002
本文编号：3236271
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究内容及设计意义
1.2 能量转换技术研究现状
1.2.1 并网电流控制技术方法研究现状
1.2.2 孤岛效应检测算法研究现状
1.3 设计内容及相关参数
1.3.1 总体设计目标
1.3.2 设备本体运行参数
1.3.3 并网相关指标
1.4 本论文的主要内容及结构安排
第二章 节能型设备能量管理装置总体设计
2.1 装置整体的结构设计与研究
2.1.1 设备设计要求分析
2.1.2 设备具体设计方案分析
2.2 后级逆变/整流模块工作状态介绍
2.2.1 正向充电工作模式下介绍
2.2.2 反向放电工作模式下介绍
2.2.3 开关管设计选型
2.3 单相全桥并网逆变器的PWM控制
2.3.1 双极性SPWM控制
2.3.2 单极性SPWM控制
2.4 本设计相对于传统设计的优点
2.5 本章小结
第三章 节能型设备能量管理装置关键技术分析
3.1 并网控制算法的研究
3.1.1 LCL滤波器选型
3.1.2 LCL滤波器谐振尖峰的无源阻尼设计
3.1.3 并网逆变器电流控制算法的研究与设计
3.1.4 并网逆变器相位控制算法的研究与设计
3.2 并网逆变器孤岛效应及其检测方法的研究
3.2.1 孤岛效应原理及其检测标准
3.2.2 孤岛效应的常用检测方法
3.2.3 采用主动偏移法AFD原理进行孤岛效应检测与分析
3.3 功率平衡点跟踪算法的研究与设计
3.3.1 不同模式下功率平衡点跟踪流程实现
3.3.2 利用PID控制算法实现功率平衡点跟踪
3.4 本章小结
第四章 节能型设备能量回收装置的软硬件实现
4.1 能量管理装置的整体设计概述
4.2 能量管理装置的软件设计
4.2.1 开机自检模式流程介绍
4.2.2 待机模式流程介绍
4.2.3 充电模式流程介绍
4.2.4 放电模式流程介绍
4.2.5 设备故障模式流程介绍
4.3 能量管理装置的硬件设计
4.3.1 后级全桥逆变/整流主电路模块
4.3.2 数据采集主电路模块
4.3.3 相位信息采集电路模块
4.3.4 DSP控制电路模块
4.3.5 IGBT驱动电路模块
4.3.6 辅助电源电路模块
4.4 本章小结
第五章 实验结果及分析
5.1 实验系统
5.2 开关管驱动电路的测试结果及分析
5.3 相位信息采集电路的测试结果及分析
5.4 逆变器输出电压或频率异常响应时间的测试结果及分析
5.5 逆变器输出电压电流的测试结果及分析
5.6 母线电压测试结果及分析
5.7 设计样机效率测试结果及分析
5.8 化成系统相关参数优化信息比对分析
5.8.1 化成设备整机耗能测试比对分析
5.8.2 化成设备整机成本、质量与体积测试比对
5.9 样机各指标对比
5.10 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 不足与展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于随机优化的综合能源系统能量管理[J]. 季振亚,黄学良,张梓麒,孙厚涛,赵家庆,李军. 东南大学学报(自然科学版). 2018(01)
[2]SPWM逆变器用推挽变压器漏感的时空属性[J]. 伍家驹,刘杰,刘浩广,肖慧蓉,刘斌,李军华. 中国电机工程学报. 2017(17)
[3]级联多电平H桥逆变器的同相层叠型SPWM脉冲分配方法[J]. 章勇高,熊健. 电力自动化设备. 2017(07)
[4]基于LCL滤波器的新型Z源光伏并网逆变器[J]. 甘世红,褚建新,顾伟,濮实. 太阳能学报. 2017(06)
[5]弱电网下单周控制LCL并网逆变器控制策略研究[J]. 杨旭红,何超杰. 电气传动. 2017(06)
[6]主被动相结合的孤岛检测方案研究[J]. 徐建委. 电工电气. 2017(06)
[7]基于LCL滤波器并网逆变器分裂电容控制研究[J]. 赵清林,许方玲,杨秋霞,张浩璞. 太阳能学报. 2016(04)
[8]分布式并网发电系统孤岛检测方法综述[J]. 党克,杨富磊,宫译淳,严干贵. 电力电子技术. 2016(01)
[9]LCL并网逆变器阻尼方法[J]. 尹姝,张尧. 节能. 2015(09)
[10]中压三电平并网逆变器断续脉宽调制策略及其输出滤波器优化设计[J]. 任康乐,张兴,王付胜,屠运武,汪令祥. 中国电机工程学报. 2015(17)
硕士论文
[1]光伏发电并网系统及孤岛检测方法研究[D]. 刘剑.湖南大学 2013
[2]锂离子动力电池化成检测系统的设计与实现[D]. 肖昕.中南大学 2008
[3]光伏并网控制方法和系统的研究[D]. 汪进进.合肥工业大学 2002
本文编号：3236271
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