混合儲(chǔ)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制器研究.pdf

1、隨著化石燃料的日益消耗，新型能源的開(kāi)發(fā)與利用備受關(guān)注。光伏能源的清潔性、分布廣泛性等特點(diǎn)，使得其得到快速發(fā)展和廣泛運(yùn)用。但是由于光伏能量波動(dòng)性大，單獨(dú)的光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的干擾較大，需要配置一定容量的儲(chǔ)能介質(zhì)，平滑光伏波動(dòng)。在儲(chǔ)能介質(zhì)中，能量型儲(chǔ)能和功率型儲(chǔ)能各有優(yōu)缺點(diǎn)。而鋰電池和超級(jí)電容分別是這兩種儲(chǔ)能方式的典型代表，若將兩者混合使用，可以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能能量的最優(yōu)化利用。在混合儲(chǔ)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，有多種連接方式。以母線側(cè)并聯(lián)方式連接的混合儲(chǔ)

2、能光伏發(fā)電系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容和鋰電池的雙向電流可控，加以一定的混合儲(chǔ)能控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)混合儲(chǔ)能單元的優(yōu)化利用。
　　本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)運(yùn)用于混合儲(chǔ)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制器。在該系統(tǒng)中，光伏、超級(jí)電容和鋰電池采用的是直流母線并聯(lián)的連接方式。該控制器包含功率模塊和控制模塊。功率模塊起到各電源之間能量變換的作用，主電路拓?fù)洳捎梅歉綦x雙向DC-DC變換器?？刂颇K控制著各電源之間能量流動(dòng)的大小和方向。文中提出了一種“超級(jí)電容吸收短時(shí)光伏波動(dòng)

3、、鋰電池吸收長(zhǎng)期光伏波動(dòng)”的混合儲(chǔ)能控制策略。在該控制策略下，超級(jí)電容作為濾波單元，用于平衡短時(shí)光伏波動(dòng)，來(lái)穩(wěn)定母線側(cè)電壓;鋰電池作為主要的儲(chǔ)能單元，吸收長(zhǎng)期的光伏波動(dòng)。這種控制策略可以實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容和鋰電池的優(yōu)化利用，實(shí)現(xiàn)其價(jià)值最大化。文中也提出了一種新的光伏功率預(yù)測(cè)算法，即基于趨勢(shì)移動(dòng)平均法的數(shù)學(xué)模型，用于平滑光伏波動(dòng)。該算法僅需要少量的歷史數(shù)據(jù)來(lái)建立模型，影響因素少，簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)平滑效果好。
　　本研究完成了軟硬件設(shè)計(jì)，得

4、到了基于DSP28335的控制系統(tǒng)。仿真結(jié)果驗(yàn)證了主電路參數(shù)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，完成了設(shè)備樣機(jī)。實(shí)驗(yàn)可知:功率模塊具有快速啟動(dòng)、停機(jī)性能，啟動(dòng)時(shí)電壓、電流波形無(wú)超調(diào)和震蕩，停機(jī)時(shí)電壓、電流波形很平滑無(wú)震蕩。功率模塊的電壓紋波為±0.5％，電流紋波為±0.8％，滿(mǎn)載運(yùn)行效率97.25％，MPPT效率為99.81％。同時(shí)，在設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間工作的情況下，IGBT、電感和電容的溫升范圍均較為合理。因此，各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。在整個(gè)混合儲(chǔ)能光伏發(fā)電系