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光伏用VRLA蓄电池充放电策略的研究

作　者: 李黎明
导　师: 粟梅
学　校: 中南大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 独立光伏系统 VRLA蓄电池 SOC估计 MPPT
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


在独立光伏系统中,蓄电池充放电控制效果的好坏很大程度上影响了光伏产业的发展。本文以目前独立光伏系统主流使用的阀控铅酸蓄电池(VRLA)为研究对象,在考虑系统的性能和成本的基础上,对蓄电池的充放电和维护等方面进行了研究。本文在综合分析太阳能电池光伏特性、蓄电池充放电特性等的基础上,确定了本系统选用的SOC估计方法和MPPT控制策略,并科学选择了充放电过程中的恒流充电电流、恒压充电电压、浮充电压、浮充时涓流电流、过放报警电压、过放断开电压和过放恢复电压等重要参数。在简单充电策略设计中,充电阶段是采用分段设定参考电压的方式实现对电池状态的判断,共分为了6个阶段,存在着MPPT、恒流充电、恒压充电、浮充和停止充电等5个状态。实验表明该充电策略能在充分利用太阳能的同时提高蓄电池的荷电状态。最后,提出了复杂高效充电策略,分三种情况进行：在光伏阵列输出的剩余能量不足以维持蓄电池当前充电所需能量,采用最大功率点跟踪充电方式；在光伏阵列输出的剩余能量超过蓄电池当前充电所需能量且蓄电池的SOC≥95%时,采用恒压充电方式；当光伏阵列输出的剩余能量超过蓄电池在当前充电所需能量且蓄电池的SOC<95%时,采用快速高效充电方式。通过比较可以得出本系统采用的充电策略在维持较低成本的情况下更有利于提高独立光伏系统蓄电池的荷电状态。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-21
  1.1 光伏系统综述  8-11
    1.1.1 光伏产业的发展背景  8
    1.1.2 国内外光伏发电的现状与趋势  8-10
    1.1.3 光伏系统概述  10-11
  1.2 光伏用VRLA蓄电池概述及化学特性  11-15
    1.2.1 铅酸蓄电池的基本原理  11-12
    1.2.2 VRLA蓄电池的化学特性  12-15
  1.3 光伏用VRLA蓄电池充放电控制技术的现状  15-20
    1.3.1 太阳能光伏阵列直接连接充电  15
    1.3.2 蓄电池恒压充电  15-16
    1.3.3 光伏阵列的恒压跟踪(CVT)充电  16
    1.3.4 太阳能光伏阵列最大功率点跟踪充电  16-18
    1.3.5 均衡充电  18-19
    1.3.6 变终止电压充电  19
    1.3.7 其它方式充电  19-20
  1.4 本课题主要研究内容  20-21
第二章 光伏用VRLA蓄电池的SOC估计  21-41
  2.1 光伏用VRLA蓄电池的SOC的定义  21-22
  2.2 影响VRLA蓄电池SOC的因素  22-26
    2.2.1 可恢复性影响因素  22-25
    2.2.2 不可恢复影响因素  25-26
  2.3 光伏用VRLA蓄电池的SOC估计的传统方法  26-31
    2.3.1 内部参数测定  26-27
    2.3.2 外部参数测定  27-30
    2.3.3 外部参数测定法的适用局限  30-31
  2.4 光伏用VRLA蓄电池的SOC估计新方法的设计  31-41
    2.4.1 SOC估计方法的总策略  31-32
    2.4.2 安时法和温度的补偿  32-33
    2.4.3 采用预测开路电压的方法来预测蓄电池的SOC  33-37
    2.4.4 目前比较常用的开路电压预测方法  37-39
    2.4.5 本文开路电压预测模型的实现  39-41
第三章 太阳能光伏阵列最大功率点跟踪  41-55
  3.1 太阳电池光伏特性  41-47
    3.1.1 光伏阵列发电的原理  41-42
    3.1.2 光伏电池的理想电路模型  42-44
    3.1.3 光伏方阵仿真模型  44-47
  3.2 太阳能光伏阵列最大功率点跟踪充电技术的概述  47-52
    3.2.1 在线方式MPPT  47-50
    3.2.2 离线方式MPPT  50-52
    3.2.3 其他MPPT方法  52
  3.3 本系统采用的MPPT控制策略  52-55
第四章 光伏用VRLA蓄电池相关参数的确定  55-60
  4.1 充电电路的选择  56
  4.2 MPPT  56
  4.3 三阶段充电  56-57
  4.4 电压的温度补偿  57-58
  4.5 放电  58
  4.6 参数确定  58-60
第五章 光伏用VRLA蓄电池充放电策略的设计  60-70
  5.1 光伏系统蓄电池特殊性  60-61
  5.2 VRLA蓄电池简单充放电控制方法的设计  61-67
    5.2.1 充电控制策略  61
    5.2.2 充电控制方法  61-62
    5.2.3 充电过程的实现  62-65
    5.2.4 放电过程的实现  65-66
    5.2.5 实验  66-67
  5.3 VRLA蓄电池快速充电控制方法的设计  67-70
    5.3.1 快速充电基本理论  67
    5.3.2 析气电压的确定  67-68
    5.3.3 去极化控制与快速高效充电  68
    5.3.4 充电控制的策略  68-70
第六章 总结  70-71
参考文献  71-77
致谢  77-78
攻读学位期间主要的研究成果  78

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 蓄电池
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