超级电容器储能系统在光伏发电系统中的研究与应用

【摘要】：超级电容器是一种新型绿色储能器件,具有充放电速度快、功率密度大、循环寿命长、高低温性能好等储能优势,此外,还具有免维护、无污染等优点,在储能领域将具有广阔的前景。针对蓄电池储能上的一些缺陷,本文以独立光伏发电系统为例,研究了超级电容器在储能领域中的应用。 分析了超级电容器的储能原理,引入了一种等效电路模型,并通过理论分析,给出了相关参数的测试方法。结合相关实验,研究了超级电容器的充放电特性,并对超级电容器储能系统中的关键技术问题进行了研究和探讨。 介绍了光伏电池及其工作原理,给出了光伏电池的等效电路及其工程用数学模型,并在仿真软件MATLAB中建立了光伏电池仿真模型。介绍了光伏电池的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking, MPPT)原理,给出了几种常用MPPT方法,并进行了分析和比较,提出了一种改进的MPPT方法。构建了基于超级电容器储能的MPPT控制系统,并进行主电路及控制环节设计。仿真及实验表明,所用的MPPT方法具有较好的跟踪速度和精度,系统在不同的环境条件下,呈现出良好的稳定性。 构建了基于超级电容器储能的独立光伏发电系统的小功率实验平台,对系统的总体结构和控制系统进行设计,并分析了系统的能流及超级电容器在系统中的作用。根据超级电容器的储能特性,分别设计了超级电容器的充电控制器和放电控制器,对控制器的硬件部分进行了设计,并通过对充放电控制策略的分析,给出了相关的软件设计。仿真和实验结果验证了本系统的可行性以及良好的可靠性和稳定性。 【关键词】：超级电容器 光伏电池 光伏发电系统 最大功率点跟踪
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM53
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题背景及研究意义11-12
• 1.2 超级电容器的发展概况和研究现状12-15
• 1.2.1 超级电容器发展概况12-13
• 1.2.2 超级电容器储能技术的研究现状13-15
• 1.3 太阳能光伏发电技术15-17
• 1.3.1 光伏发电系统简介及在我国的发展前景15-16
• 1.3.2 应用于光伏发电系统的储能装置发展概况16-17
• 1.4 本文的主要工作及内容安排17-19
• 1.4.1 论文主要工作17-18
• 1.4.2 论文内容安排18-19
• 第二章 超级电容器储能特性的研究19-33
• 2.1 超级电容器——一种新型的储能器件19-22
• 2.1.1 超级电容器的储能原理19-20
• 2.1.2 超级电容器的储能优势20-21
• 2.1.3 超级电容器的等效电路模型21-22
• 2.2 超级电容器相关参数测试22-26
• 2.2.1 超级电容器等效串联电阻22-23
• 2.2.2 超级电容器等效并联电阻23-24
• 2.2.3 超级电容器等效电容量24-26
• 2.3 超级电容器充放电特性的研究26-29
• 2.3.1 超级电容器充电特性的研究26-28
• 2.3.2 超级电容器放电特性的研究28-29
• 2.4 超级电容器储能关键技术问题29-33
• 2.4.1 超级电容器串联均压技术29-31
• 2.4.2 超级电容器串并联切换技术31-33
• 第三章 基于超级电容器的光伏发电系统MPPT控制33-59
• 3.1 光伏电池及其特性33-42
• 3.1.1 光伏电池的工作原理33-34
• 3.1.2 光伏电池的等效电路及其工程用数学模型34-37
• 3.1.3 光伏电池的输出特性37-38
• 3.1.4 光伏电池工程用仿真模块的建立38-42
• 3.2 光伏发电系统最大功率点跟踪42-49
• 3.2.1 光伏电池最大功率点跟踪的原理42-43
• 3.2.2 常用的最大功率点跟踪控制方法43-47
• 3.2.3 一种改进的MPPT控制方法47-49
• 3.3 基于超级电容器储能的MPPT控制系统设计49-59
• 3.3.1 MPPT控制主电路的设计49-52
• 3.3.2 MPPT控制电路的控制环节52-53
• 3.3.3 基于超级电容器的MPPT控制系统仿真53-59
• 第四章 基于超级电容器储能的独立光伏系统59-69
• 4.1 系统的总体结构设计59-61
• 4.2 系统的储能分析61-64
• 4.2.1 超级电容器在系统中的作用61
• 4.2.2 系统的能流分析61-64
• 4.3 控制系统总体设计64-69
• 4.3.1 控制系统硬件设计64-65
• 4.3.2 控制系统软件设计65-69
• 第五章 超级电容器充放电控制69-89
• 5.1 充电控制器设计69-77
• 5.1.1 主电路及参数设计69-71
• 5.1.2 控制电路设计71-75
• 5.1.3 充电控制器软件设计75-77
• 5.2 放电控制器设计77-83
• 5.2.1 主电路及参数设计77-79
• 5.2.2 控制策略设计79-82
• 5.2.3 放电控制流程图82-83
• 5.3 系统仿真及实验83-89
• 5.3.1 系统仿真模型的建立83
• 5.3.2 光伏发电功率波动实验83-86
• 5.3.3 负载功率突变实验86-89
• 第六章 总结与展望89-91
• 6.1 论文主要工作总结89-90
• 6.2 前景展望及不足之处90-91
• 参考文献91-95
• 作者简历95-99
• 学位论文数据集99

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

超级电容器在太阳能电动车上的应用研究    王鹏

基于超级电容储能的光伏发电系统技术研究    符江升

超级电容器测试系统的研究    康淑婷

光伏发电系统的一种MPPT控制算法的研究    刘玉明

基于光伏发电技术的监控系统研发与应用    吴桐

微电网中光伏逆变器协调补偿策略研究    覃六生

太阳能光伏应用中的储能系统研究    陈维;沈辉;邓幼俊;

光伏电池最大功率跟踪器的研究与开发    叶秋香;郑建立;

基于Boost电路的光伏电池最大功率点跟踪系统    赵宏,潘俊民

超级电容器及应用探讨    张琦;王金全;

硅太阳电池工程用数学模型参数的优化设计    吴忠军;刘国海;廖志凌;

电化学电容器最新研究进展 II.氧化还原电容器    杨红生,周啸,姜翠玲,王德全

最大功率跟踪控制在光伏系统中的应用    赵庚申,王庆章

分布式发电中的储能技术    程华,徐政

具有最大功率跟踪功能的光伏户用逆变电源    孙佩石,何庆领

太阳能光伏发电综述    李春鹏;张廷元;周封;

超级电容器储能应用于分布式发电系统的能量管理及稳定性研究    唐西胜

基于模糊控制的光伏系统最大功率点跟踪研究    李慧慧

基于UCC3895的新型通信AC-DC变换器的设计    吴江;

谐振技术的应用研究    张吉亮;

三相光伏并网发电系统的建模与仿真    陶晓峰;谢君;

储能技术在分布式发电中的应用    严俊;赵立飞;

光伏电池储能装置的技术探讨    宋菁;黄玮;

基于TMS320LF2407A的电力逆变器研制    袁一鸣;江明;

太阳电池及其发展方向    吕建;殷洪亮;

100kW风光互补电站设计    杨帮宇;

光伏控制器新型充电管理模式研究    普平贵;

光伏并网发电的最大功率点跟踪算法研究    王桂英;史金玲;纪飞;王欢;

基于主动均衡技术的电动汽车电池管理系统    傅尧;潘博;郑百祥;

基于OIF-Elman网络的光伏电源最大功率点跟踪方法研究    苏刚;龚威;潘雷;高瑞;王贝贝;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

微网中的储能技术研究    张章;宋海峰;

光伏发电最大功率跟踪控制方法的研究    李星辰;王琳;

基于PSIM9.0的单相光伏逆变系统的仿真研究    孙冰;白树忠;郑世松;

光伏并网给定电流幅值偏移的孤岛检测方法    郑世松;孙冰;王玉斌;

我国储能产业发展现状、机遇与挑战    李雷;杨春;谢晓峰;

全面推动我国电除尘器(ESP)电源的高频化进程    张谷勋;

电力储能在不同电压等级配电网中的应用    张祖平;刘思革;梁惠施;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

基于磁粉离合器的汽车起步控制策略研究    吴晓刚

开关电源的协同控制理论及脉宽调制应用技术研究    王前

质子交换膜燃料电池的综合智能协调控制研究    詹跃东

有机基太阳能电池中有序结构材料及其界面和性能    杨志胜

LCC-SPRC高压高频大功率电除尘电源的理论分析与功率参数设计    刘军

非并网风电直供系统方案设计及控制策略研究    刘慧芳

弧形直线电机伸缩门及其控制研究    张志华

基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计    曹建

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

太阳能LED照明系统控制器的设计    杜守增

开关型YAG脉冲激光电源系统的研究    赵航

半导体激光器智能化电源设计    赵鹏

移相全桥软开关变换器的研究和设计    张本庚

大功率软开关氙灯电源的研究    韩春霞

光伏发电系统自适应控制研究    李亭

改进的超级电容建模方法及应用    盖晓东;杨世彦;雷磊;席玲玲;

超级电容器充放电特性研究    王贤泉;郑中华;

超级电容性能试验与建模研究    邓隆阳;黄海燕;卢兰光;杨福源;

光伏发电亟需政策和立法给力    张兴科;

基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法研究    关彬;崔玉龙;王圆月;

基于单片机控制的恒流测试系统    陈广赞;张莉;宋金岩;

三相电路瞬时无功功率理论的研究    王兆安;李民;卓放;

滑模技术在PV最大功率追踪系统中的应用    张淼,吴捷

光伏并网发电及无功补偿的统一控制    汪海宁,苏建徽,张国荣,茆美琴,丁明

非对称模糊PID控制在光伏发电MPPT中的应用    张超,何湘宁

新能源汽车技术发展现状和趋势    田令;张梦洁;

低碳经济发展中不可或缺的成员——太阳能光伏技术    邵文青;

    全国政协常委、全国工商联新能源商会常务副会长、通威集团董事局主席 刘汉元

    刘汉元

    记者 王文韦

    

基于状态空间理论的PWM逆变电源控制技术研究    彭力

单相光伏并网系统的分析与研究    王飞

大功率双向DC-DC变换器拓扑结构及其分析理论研究    许海平

超级电容器模块化技术的研究    李海东

超级电容器储能应用于分布式发电系统的能量管理及稳定性研究    唐西胜

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

新型PV-Trombe墙系统的理论与实验研究    易桦

光伏并网发电系统MPPT及孤岛检测新技术的研究    张超

三相并网光伏发电系统的运行控制策略    刘飞

微网控制及运行特性分析    肖朝霞

太阳能发电装置的研究    李金锴

基于超级电容的地铁再生制动能量存储利用研究    刘伟

基于MPPT的DC/DC变换器设计及光伏模块并联研究    张璇

基于重复控制理论的光伏并网逆变器输出控制的研究    张娜

光伏发电系统并网控制与孤岛检测的研究    张恩领

小功率光伏供电系统及最大功率点跟踪控制研究    徐义鑫

微电网运行特性及其控制研究    舒海莲

基于双核控制器的单相光伏并网逆变器研究    王盼宝

单相光伏并网逆变器研究    施凯敏

基于SVPWM的三相光伏并网逆变器的研究与设计    孙文山

基于预测模型的光伏MPPT控制方法研究    张凯

基于储能装置不同接入方式的微电网控制策略与运行特性研究    邵泓钦

光伏发电系统中影响蓄电池寿命因素分析    王菊芬,李宣富,杨海平,易良廷

太阳能光伏系统用VRLA电池技术性能探讨    毛贤仙,项文敏,唐征

中国胶体蓄电池的现状及前景    钱学楼,钱学海,赵昉,钱进

新型贮能元件超级电容器    桂长清

Renewable Energies, Present & Future    X. S. Cai

滑模技术在PV最大功率追踪系统中的应用    张淼,吴捷

太阳能光伏并网发电系统的研究    王飞,余世杰,苏建徽,沈玉梁

储能技术及其在现代电力系统中的应用    程时杰,文劲宇,孙海顺

太阳能发电综合应用系统    赵争鸣;刘建政;孟硕;孙晓瑛;吴理博;王键;

太阳能光伏发电发展现状与趋势    蔡宣三;

独立光伏系统中蓄电池管理的研究    欧阳名三

光伏并网逆变系统综合控制策略研究及实现    吴理博

风/光互补混合发电系统优化设计    李爽

Maxwell高性能‘D-CELL’超级电容器,满足汽车和工业市场需求    

超级电容器电极材料研究    汪形艳,王先友,黄伟国

超级电容器氧化锰电极材料的研究进展    张治安,杨邦朝,邓梅根,胡永达

中上:剑走超级电容    刘宝华;

发挥超级电容器和蓄电池在电动车中的作用    焦其军;

立足国家级科技强市建设 争创绿色能源结构孵化基地——关于宁波市研发和生产超级电容器的建议    谢振明;

高能镍碳超级电容器 中国首创的电动车新电源    本刊编辑部;崔大山;

千法级超级电容器的制备    刘志祥,张密林,闪星,董国君

20伏高电压型碳纳米管超级电容器的研制    王晓峰,王大志,梁吉

超级电容器氧化锰电极电容特性研究    张治安,杨邦朝,胡永达,汪斌华

基片预处理及电沉积电流密度对超级电容器用二氧化锰薄膜性能影响    王宇;雷军鹏;朱用;敬春梅;胡敏艺;闫忠强;

一种无定形水合二氧化锰/微多孔碳球复合物作为超级电容器电极材料    魏玮;黄小彬;唐小真;

低内阻碳纳米管超级电容器研究    姜训勇;张磊;孙立伟;刘庆锁;陆翠敏;

循环伏安法合成聚苯胺膜用于超级电容器电极的研究    代红蕾;田艳红;

碳纳米管在超级电容器中的应用    王贵欣;冯永成;周固民;瞿美臻;张伯兰;于作龙;

超级电容器与通信备用电源    单既成;陈维英;

超级电容器MnO_2微米球的制备及其电化学性质    孙玥;彭乔;刘不厌;

CNTs/LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2复合材料在超级电容器中的应用    王贵欣;袁荣忠;周固民;瞿美臻;冯永成;于作龙;

Co掺杂对二氧化锰超级电容器材料表面形貌的影响    王桂玲;杜建平;张莹;邵光杰;

两种碳纳米管在超级电容器中的应用    王贵欣;周固民;瞿美臻;江奇;王国平;冯永成;张伯兰;于作龙;

超级电容器：正在升起的新兴行业    赵文

深圳惠程拟参与组建新能源公司    本报记者 彭友　石丽晖

我国研制出基于超级电容器的动态电压恢复器    记者 过国忠　通讯员 陈培

我国有了“超级电容器”    何永晋

超级电容器原理及电特性    辽宁工学院 陈永真

超级电容    昆明 兰得春

森塬活性炭自主研发国内空白产品    记者 刘丽伟

研究支持措施 推进超容产业    记者 金晓明

超级电容车到底新在哪？    李俊记者　 王春

自主知识产权超级电容车“武装”公交线路    本报实习记者 薛飞

混合型超级电容器的建模与制备研究    宋金岩

石墨烯的制备及在超级电容器中的应用    吴洪鹏

基于新型纳米结构超级电容器材料的研究    孟繁慧

碳基超级电容器单体性能相关理论与应用技术研究    孙谊

超级电容器用新型电极材料的研究    王新宇

高性能混合型超级电容器的研究    曲群婷

基于超级电容器用的四氧化三钴的形貌可控制备及性能研究    李艳华

超级电容器用新型高比表面积碳材料电化学性能研究    高宇

超级电容器用低阶煤基活性炭的制备及电化学性能研究    邢宝林

超级电容器炭基电极材料制备及其电容性能研究    杨常玲

碳化钙骨架碳的制备及其修饰在超级电容器中的应用    郑丽萍

超级电容器电极制备工艺与纳米门炭电极材料研究    刘凤丹

超级电容器用纳米二氧化锰的制备及电化学性能研究    杨艳静

超级电容器用碳质多孔材料的制备及其电化学性能    唐丽

超级电容器电极材料的制备及其电化学性能的研究    李媛

超级电容器相关技术研究    刘志祥

超级电容器电极材料的制备及应用    黄丛聪

添加不同导电剂对超级电容器性能的影响    孙津清

纳米MnO_2/C混合超级电容器的研究    朱修锋

多肽纤维的制备以及石墨烯基超级电容器的制备及其电化学性能研究    王磊