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太阳能车电气系统及功率平衡控制

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 22:03:53
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太阳能车电气系统及功率平衡控制【摘要】:随着煤炭、石油和天然气等化石燃料迅速消耗,以及由此带来的能源危机与环境污染日益加剧,近年来世界各国都在积极寻找和开发新的清洁、安全、可靠的可

【摘要】:随着煤炭、石油和天然气等化石燃料迅速消耗,以及由此带来的能源危机与环境污染日益加剧,近年来世界各国都在积极寻找和开发新的清洁、安全、可靠的可再生能源。太阳能具有取之不尽、用之不竭和清洁安全等特点,是理想的可再生能源。 太阳能车的能量系统为太阳能电池阵列和超级电容组的复合系统,在太阳能车的研究中,超级电容作为整个系统的储能装置,它是一个非常重要的核心部件。一方面它储存太阳能电池输出的电能,另一方面它又为负载供电。因此有必要对超级电容进行合理的管理。本文主要对太阳能电动车的电气系统进行研究,包括太阳能电池最大功率跟踪,功率平衡控制以及超级电容等方面的内容。首先分析了太阳能电池的结构、组成、效率以及电池的输出电压,对电流和功率特性进行了一些研究。通过对比分析目前对太阳能电池进行最大功率跟踪的各种方法,针对P-V特性,以现代控制理论为脉络,提出非对称模糊控制控制算法,实时跟踪太阳能最大功率。并在此基础上进行了仿真,结果表明,该控制算法可以有效地找到光伏电池阵列最大功率点。然后对太阳能车电气系统的各个组成模块进行了详细的分析与建模,并对太阳能车电气系统的拓扑结构进行了研究,在原有的电气系统拓扑结构的基础上增加一个支撑电容C来提高系统的动态性能。为了实现系统的功率平衡,本文在该拓扑结构的基础上提出了基于PI控制的功率平衡控制策略,并在此基础上进行了仿真,结果表明该拓扑结构及控制策略能很好的实现系统的功率平衡。 【关键词】:太阳能车 MPPT 超级电容 功率平衡控制
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM615;TP273
【目录】:
  • 摘要3-4
  • ABSTRACT4-7
  • 第一章 绪论7-16
  • 1.1 研究背景及意义7-8
  • 1.2 太阳能车发展历程8-10
  • 1.3 MPPT控制研究现状10-12
  • 1.4 功率平衡控制拓扑结构12-14
  • 1.5 研究内容与章节安排14-16
  • 第二章 太阳能车电气系统16-36
  • 2.1 太阳能车电气系统结构16-17
  • 2.2 光伏电池17-23
  • 2.2.1 光伏电池的工作原理17-18
  • 2.2.2 光伏电池的种类18-20
  • 2.2.3 光伏电池的工作特性20-21
  • 2.2.4 光伏电池数学模型21-23
  • 2.3 超级电容23-28
  • 2.3.1 超级电容原理23-24
  • 2.3.2 超级电容的优缺点24-25
  • 2.3.3 超级电容的分类25-26
  • 2.3.4 超级电容的特性26-27
  • 2.3.5 超级电容的模型27
  • 2.3.6 超级电容充放电控制27-28
  • 2.4 无刷直流电机28-35
  • 2.4.1 无刷直流电机的基本结构28-29
  • 2.4.2 无刷直流电机工作原理29-32
  • 2.4.3 无刷直流电机的数学建模32-35
  • 2.5 本章小结35-36
  • 第三章 太阳能车功率平衡控制36-50
  • 3.1 基于非对称模糊算法的MPPT控制36-41
  • 3.1.1 单向DC/DC36-37
  • 3.1.2 模糊控制37-38
  • 3.1.3 非对称模糊MPPT控制器的设计38-41
  • 3.2 基于功率平衡的充放电控制41-49
  • 3.2.1 双向DC/DC42-45
  • 3.2.2 能流模型45-47
  • 3.2.3 功率平衡控制策略47-49
  • 3.3 本章小结49-50
  • 第四章 仿真与分析50-61
  • 4.1 控制系统仿真模型50-57
  • 4.1.1 光伏电池模型50-51
  • 4.1.2 无刷直流电机模型51-56
  • 4.1.3 双向DC/DC模型56-57
  • 4.2 基于非对称模糊算法的MPPT仿真57-58
  • 4.3 功率平衡控制仿真58-60
  • 4.3.1 负载恒定、光伏电池向超级电容充电仿真58-59
  • 4.3.2 负载功率突变仿真59-60
  • 4.4 本章小结60-61
  • 第五章 结论与展望61-63
  • 5.1 结论61
  • 5.2 展望61-63
  • 参考文献63-67
  • 致谢67


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