风能和太阳能互补发电系统研究

【摘要】：可再生能源的综合利用对社会经济的可持续发展和环境保护起着重要的作用。太阳能和风能作为两种应用广泛的可再生资源，在资源条件和技术应用上都具有良好的互补性，风光互补发电可弥补单独风力和太阳能发电供电可靠性低和造价高的缺点，其应用领域广泛，因此对风光互补发电技术的研究具有重要的理论意义和实用价值，本文工作包括以下内容： 本文首先分析风光互补发电系统结构特点和运行原理，详细阐述系统中重要组件的工作特性及其在系统中的重要作用，为后文中系统控制策略的提出和系统的设计奠定理论基础。其次，介绍了风光互补发电系统的基本原理、控制器、逆变器在工作时的基本原理；采用升/降压DC一DC直流变换电路结合蓄电池三阶段充电法来实现蓄电池充放电控制，其电路结构和控制皆易于实现。 然后，根据系统控制策略，基于PIC18F6720控制芯片对独立运行风光互补发电系统进行硬件电路设计，包括采样电路、充放电控制电路、驱动电路、保护电路的设计；并给出了软件流程图，包括主程序、充放电控制子程序、太阳能发电系统子程序和风力发电系统子程序的流程图。 最后建立风力发电机的数学模型，基于SIMUlink进行了仿真研究，仿真结果说明在仿真模型中通过改变风轮旋转的角速度，可以使系统始终处于输出最大功率的运行状态，这样就说明了最大功率控制模块确实能够实时地跟踪风速的变化。 总之，根据风能和太阳能互补发电系统进行系统容量的合理配置，用户的要求都可以在风光互补发电系统的最佳的系统设计方案中得到解决，这样可减少整个发电系统的造价，提高了系统的效率并且保证了整个系统供电的可靠性，所以说风光互补发电系统是十分合理和有效的独立电源的发电系统。 【关键词】：风能 可靠性 光伏 系统
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM61
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.1.1 课题研究的背景9-10
• 1.1.2 课题研究的意义10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11
• 1.3 本文的研究内容和结构安排11-14
• 1.3.1 本文的研究内容11-12
• 1.3.2 本文的结构安排12-14
• 2 风力发电的基本原理14-18
• 2.1 风力发电机的类型14-15
• 2.2 风电机组的工作方式15-16
• 2.2.1 发电的工作方式15-16
• 2.2.2 风力发电的基本原理16
• 2.3 风力发电机的能量转换16-17
• 2.5 风力发电机的选择17-18
• 3 光伏发电系统18-27
• 3.1 光伏阵列的结构18
• 3.2 光伏阵列的基本工作原理18-19
• 3.3 光伏阵列的工作特性19-21
• 3.4 防反充二极管21-22
• 3.5 蓄电池22-23
• 3.5.1 蓄电池的工作状态22-23
• 3.5.2 太阳能电池板的选择23
• 3.6 充电环节和特征23-24
• 3.6.1 充电特性23-24
• 3.6.2 充电方法24
• 3.7 蓄电池充放电原理24-25
• 3.8 太阳能电池的等效电路25
• 3.9 太阳能电池仿真模型及封装模块25-27
• 4 风光互补发电系统的基本原理27-35
• 4.1 风光互补发电系统运行原理27-29
• 4.2 控制器及升压电路参数计算29-30
• 4.3 逆变器30-31
• 4.4 整流简介及三相不可控整流电路 AC-DC 整流器31-33
• 4.5 充电控制系统的仿真模型33-35
• 5 独立运行风光互补发电系统的设计35-46
• 5.1 硬件电路35-36
• 5.2 控制功能的实现36
• 5.3 充放电控制电路36-37
• 5.4 保护电路37-38
• 5.5 辅助电源电路38
• 5.6 软件设计38-42
• 5.7 太阳能发电系统控制框图42-44
• 5.8 风力发电系统控制框图44-46
• 6 风力发电系统的建模与仿真实例46-54
• 6.1 风力机模型与仿真46-50
• 6.2 太阳能风能互补发电系统电站的选址50-51
• 6.3 风光互补发电系统在并网中对逆变电源的要求51-52
• 6.4 太阳能风能互补发电在并网时对配电网的影响52-54
• 7 结论与展望54-56
• 7.1 结论54
• 7.2 展望54-56
• 参考文献56-59
• 作者简介59-60
• 致谢60-61

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