清洁能源独立发电系统电力变换器设计与研究

摘要

新型清洁能源独立发电系统具有容量小、使用灵活、实用性强、易推广的特点,如独立风力发电系统、独立光伏发电系统、独立风光互补发电系统、户用生物质能发电系统等都属于独立新型清洁能源发电的范畴。各种形式的健身发电系统,如跑步发电系统,其形式新颖特殊,也可归纳到清洁能源的范畴内。
　　清洁能源多与气象因素存在着紧密联系,如风能是地球近地层空气流通产生的能量、太阳能是太阳以电磁辐射形式发射的能量,到达地表才能被我们利用,这决定了这些清洁能源受气流、云层等气象因素影响较大,具有能量间歇性和不稳定性的特点。
　　论文结合清洁能源的特点,设计了清洁能源独立发电系统所用的电力变换器,在实现可靠性和控制成本的基础上,对有突变特质的清洁能源具有一定的最大功率追踪能力,并可完成电能的存储及高增益的带负载逆变放电。
　　文章根据清洁能源发电系统的要求,在分析DC/DC拓扑和DC/AC拓扑原理及特点的基础上,完成了系统拓扑方案选定,即选定BUCK、Push-Pull作为DC/DC变换环节,H桥拓扑作为DC/AC环节。同时,分析了主拓扑的控制策略和调制方法,拟定了本发电系统的控制策略实现方法。
　　根据系统的外特性,本文设计了电力变换器各环节的硬件参数,并结合拟定的控制方法进行了计算机仿真分析研究。制作了多台实验样机,用多种动力装置为能量源进行了实验研究。分析了充电实验波形及数据,提出若干提高储能充电效率的方案。对逆变输出进行了FFT谐波分析,并完成了不同负载下的放电效率研究。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 新型清洁能源简介

1.3 独立清洁能源发电技术现状

1.4 本课题的任务与研究内容

2 清洁能源独立发电系统方案

2.1 系统充电拓扑方案及控制方式

2.2 系统放电拓扑方案及控制方式

2.3 储能机构能量管理方案设计

3 蓄电池充电变换器设计及仿真

3.1 充电变换器的硬件设计

3.2 充电拓扑的软件设计

3.3 充电系统仿真分析

4 系统放电变换软硬件设计及仿真

4.1 放电变换的硬件设计

4.2 放电变换的控制策略

4.3 放电系统仿真

5 样机试验结果及分析

5.1 系统充电实验

5.2 系统放电试验

6 总结与展望

致谢

参考文献