充放电机的太阳能充电接口及能量管理的研究

摘要

能源问题已经成为全世界最重要问题之一，随着电力电力技术的发展，不依赖化石燃料的新一代节能环保型交通工具—电动汽车得到了快速的发展，而电动汽车充电站是电动汽车必不可少的配套设备。各国政府都投入大量的人力物力进行充电站的建设，电动汽车充电站相关的技术成为了目前学者们研究的热点。充放电机作为电动汽车充电站最核心的设备，将决定着整个系统的安全性、稳定性和高效性。
　　本文简单地介绍了独立光伏系统发电技术的发展，并对运用于充放电机的太阳能充电接口装置进行了简单的分析介绍。对于输出并入高压直流母线这一应用背景，在对比了几种常用拓扑后，选取了高效率的交错并联软开关Boost电路拓扑。在此主电路拓扑基础上，对工业界中最常用的几种最大功率点跟踪(MPPT)控制方法进行了介绍，分别进行了算法的建模及仿真，针对各自存在的优缺点提出了一种基于变换器拓扑的优化型MPPT控制算法，对该方法进行了详细的分析，与前几种控制方式进行比较，突出了该方法的优越性。同时本文对主电路拓扑的工作原理和工作模态进行了详细了分析，对主电路参数进行了计算，对各个功率器件进行选取。最后，对整个充放电机系统的能量流动进行了分析，确定了各个工作状态下变换器工作特性及能量流动特性，提出了基本的系统能量管理控制策略。
　　在理论推导的基础上，利用仿真对理论推导进行验证，同时设计并搭建了实验平台，进行了硬开关和软开关两种工作状态的实验；通过仿真及实验结果，证实理论推导得到结论的正确性。

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图 表 清 单

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缩 略 词

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2太阳能发电系统关键技术的研究现状

1.3本课题研究意义

1.4本文研究的主要内容

第二章 光伏电池的建模与仿真

2.1 光伏电池的工作原理及输出特性

2.2光伏电池的等效电路和数学模型

2.3光伏电池的仿真实现

2.4本章小结

第三章 光伏电池最大功率点跟踪方法的研究

3.1最大功率跟踪方法的原理

3.2几种光伏电池最大功率跟踪方法的比较

3.3基于MATLAB的最大功率跟踪算法仿真分析

3.4本章小结

第四章 太阳能充电接口的研制

4.1电路拓扑

4.2电路工作原理

4.3硬件电路设计

4.4仿真与实验结果分析

4.5本章小结

第五章 充放电机系统能量管理的研究

5.1充放电机系统框架

5.2系统工作模式选择

5.3系统能量管理控制策略

5.4本章小结

第六章 全文总结

6.1全文总结

6.2后期工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文