清洁能源独立发电系统电力变换器设计与研究

【摘要】：新型清洁能源独立发电系统具有容量小、使用灵活、实用性强、易推广的特点，如独立风力发电系统、独立光伏发电系统、独立风光互补发电系统、户用生物质能发电系统等都属于独立新型清洁能源发电的范畴。各种形式的健身发电系统，如跑步发电系统，其形式新颖特殊，也可归纳到清洁能源的范畴内。 清洁能源多与气象因素存在着紧密联系，如风能是地球近地层空气流通产生的能量、太阳能是太阳以电磁辐射形式发射的能量，到达地表才能被我们利用，这决定了这些清洁能源受气流、云层等气象因素影响较大，具有能量间歇性和不稳定性的特点。 论文结合清洁能源的特点，设计了清洁能源独立发电系统所用的电力变换器，在实现可靠性和控制成本的基础上，对有突变特质的清洁能源具有一定的最大功率追踪能力，并可完成电能的存储及高增益的带负载逆变放电。 文章根据清洁能源发电系统的要求，在分析DC/DC拓扑和DC/AC拓扑原理及特点的基础上，完成了系统拓扑方案选定，即选定BUCK、Push-Pull作为DC/DC变换环节，H桥拓扑作为DC/AC环节。同时，分析了主拓扑的控制策略和调制方法，拟定了本发电系统的控制策略实现方法。 根据系统的外特性，本文设计了电力变换器各环节的硬件参数，并结合拟定的控制方法进行了计算机仿真分析研究。制作了多台实验样机，用多种动力装置为能量源进行了实验研究。分析了充电实验波形及数据，提出若干提高储能充电效率的方案。对逆变输出进行了FFT谐波分析，并完成了不同负载下的放电效率研究。 【关键词】：清洁能源发电 独立运行 BUCK变换 Push-Pull（推挽）变换 H桥逆变
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 1 绪论7-16
• 1.1 研究背景7-8
• 1.2 新型清洁能源简介8-12
• 1.3 独立清洁能源发电技术现状12-15
• 1.4 本课题的任务与研究内容15-16
• 2 清洁能源独立发电系统方案16-25
• 2.1 系统充电拓扑方案及控制方式16-20
• 2.2 系统放电拓扑方案及控制方式20-24
• 2.3 储能机构能量管理方案设计24-25
• 3 蓄电池充电变换器设计及仿真25-33
• 3.1 充电变换器的硬件设计25-28
• 3.2 充电拓扑的软件设计28-31
• 3.3 充电系统仿真分析31-33
• 4 系统放电变换软硬件设计及仿真33-46
• 4.1 放电变换的硬件设计33-42
• 4.2 放电变换的控制策略42-44
• 4.3 放电系统仿真44-46
• 5 样机试验结果及分析46-55
• 5.1 系统充电实验46-50
• 5.2 系统放电试验50-55
• 6 总结与展望55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-60

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