风光互补发电系统中智能充电控制技术研究

摘要

随着经济社会的发展,人类对能源的需求日益增加,传统的大量的化石能源的消耗导致了环境的污染和资源的枯竭,环境的承受力,能源的安全等一系列问题迫使人们改变依赖化石能源的格局,选择可再生能源。世界各国将可再生能源发展作为可持续性发展的基本原则。利用可再生能源发电可以缓解枯竭化石能源的大量消耗,有利于控制修复环境污染和用电安全。 在可再生能源发电中,风力和太阳能发电得到了迅速的发展。风光互补发电可以很好的克服风力或太阳能发电的随机性和间歇性。储能环节是风光互补发电系统中的重要组成部分,必须配备蓄电池进行储能。储能系统的好坏直接影响到整个风光互补发电系统的好坏。在实际的风光互补发电系统中,储能环节又是最易受损,最易消耗的部分,因此获得最佳的储能系统成为风/光电系统的重要目标。本文的主要工作包括： 1.阐述了国内外风光互补发电系统的研究状况,对风光互补发电系统的工作原理以及风力和太阳能光伏发电的工作特性进行了详细的论述； 2.在介绍铅酸蓄电池的电化学基础和充电装置的发展的基础上,分析了蓄电池的充放电特性,研究了恒流,恒压和快速充电等传统和现有的充电控制方法并比较了各自的优缺点,给出了相应的充电特性图； 3.详细介绍了模糊控制的理论基础,模糊控制器的重要组成；在此基础上对充电模糊控制器进行了设计,提出了采用两个带修正因子的规则自调整模糊控制器进行充电控制的思想,提高了智能充电控制系统的自适应能力； 4.分析智能充电控制的工作原理,并进行了相应的软、硬件电路设计。采用PIC单片机对蓄电池进行充电控制,更好的跟踪蓄电池最佳可接受充电电流曲线,可以实现智能、高效、快速充电； 本文所完成的工作通过仿真实验验证了模糊控制方法在蓄电池充电控制中的有效性,对智能充电控制的研究有一定的参考价值。本文最后还对今后的工作进行了展望。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1可再生能源发展概况

1.2我国风能、太阳能发电的发展状况及趋势

1.2.1我国风力发电的发展

1.2.2我国太阳能发电的发展

1.3充电装置的发展

1.3.1充电装置的种类及应用特点

1.3.2充电装置中蓄电池的应用

1.3.3蓄电池的基本参数介绍

1.4课题的主要目的和任务

第二章风光互补发电系统特性及工作原理

2.1风光互补发电系统的提出

2.2风光互补发电系统的研究现状

2.2.1国外风光互补发电的发展

2.2.2我国风光互补发电的发展

2.3风光互补发电系统的工作原理

2.3.1风力发电环节工作特性

2.3.2太阳能光伏发电环节特性

2.4本章小结

第三章蓄电池充电机理及充电方法研究

3.1蓄电池可接受充电电流分析

3.1.1极化及其对充电过程的影响

3.1.2马斯定律的可接受充电电流曲线

3.1.3蓄电池的充电特性分析

3.2蓄电池充电过程控制分析

3.2.1蓄电池充电过程中常见的几个问题

3.2.2蓄电池的充电过程控制策略

3.2.3铅酸蓄电池充电等效模型分析

3.3蓄电池的充电控制方法

3.3.1恒流充电

3.3.2恒压充电

3.3.3恒压限流充电

3.3.4快速充电

3.3.5均衡充电

3.3.6智能充电

3.4本章小结

第四章蓄电池充电的模糊控制

4.1模糊控制的基本理论

4.1.1模糊控制的数学基础

4.1.2模糊控制器的构成

4.2智能充电装置的模糊控制器设计

4.2.1模糊控制器1的设计

4.2.2模糊控制器2的设计

4.2.3规则自调整模糊控制器

4.3本章小结

第五章智能充电装置的硬件电路设计

5.1智能充电装置的主电路拓扑研究

5.1.1电流可逆斩波电路(Buck/Boost)

5.1.2双向功率Cuk变换电路

5.1.3半桥式脉冲变压器隔离Buck变换器

5.1.4带变压器隔离的双向功率Cuk变换器

5.2主电路工作状态分析

5.2.1蓄电池充电状态分析

5.2.2去极化放电状态分析

5.3控制电路设计(PIC单片机)

5.3.1 PIC单片机及其外围辅助电路

5.3.2 IGBT的驱动电路

5.4检测电路设计

5.5保护电路设计

5.6电源电路设计

5.6.1 DPA425外围电路设计

5.6.2高频变压器设计

5.6.3输出滤波及稳压设计

5.6.4反馈电路设计

5.7本章小结

第六章智能充电控制的软件设计

6.1充电控制的主程序设计

6.2实时时钟中断服务程序设计

6.3去极化子程序设计

6.4模糊控制器的软件设计

6.5本章小结

第七章智能充电的仿真实验及结果分析

7.1模糊控制器仿真

7.2智能控制仿真

7.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢