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超级电容器储能系统在光伏发电系统中的研究与应用


与应用 Research and Application of Supercapacitor Energy Storage System in the Photovoltaic Power Generation System 作者:彭道福 导师:张晓冬 北京交通大学 201 1年6月 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索, 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 (保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者躲彭道福 签字日期:沙ff年‘月哆日 导师签名.殆 签字日期:知『『年6月z3日 ▲r r ● J ' 中图分类号:TM53 UDC- 学校代码:100044 密级:公开 北京交通大学 硕士学位论文 超级电容器储能系统在光伏发电系统中的研究与应用 Research and Application of Supercapacitor Energy Storage System in the Photovoltaic Power Generation System 作者姓名:彭道福 导师姓名:张晓冬 学位类别:工学 学科专业:电气工程 学 职 号:0912211l 称:教授 学位级别:硕士 研究方向:电力电子与电力传动 北京交通大学 201 1年6月 ● 晓冬教授严 感谢两年来 焦超群和佟庆彬老师对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见,在 学习上和生活上也都给予了我很大的关心和帮助,在此向两位老师表示衷心的感 谢。 在实验室工作及撰写论文期间,邵珠宏、翟宇、李娟、杨旭东等同学对我论 文中的研究工作给予了热情帮助,在此向他们表达我的感激之情。 另外也感谢家人,他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。 ● , 中文摘要 中文摘要 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

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