分布式户用型供电系统的仿真与实验

论文摘要

能源与生态环境是当今世界所面临的两大重要课题。人们一直努力寻求清洁、高效的可再生能源来代替石油、煤炭等常规能源。太阳能和风能发电具有清洁、环保、高效等优点；二者无论在时间上和地域上都具有很强的互补性。提高了系统供电的稳定性和可靠性。国内外参考文献中有不少关于太阳能和风能发电的研究，本文的应用领域是为户用型负载供电，搭建出一套小型分布式发电系统。通过对系统进行建模仿真和实验，可更好地分析系统各部分的工作情况，使系统达到正常供电的目的。本文建立的基于太阳能和风能发电的小型分布式发电系统可解决电网难以达到的边远地区以及住户分散区域的家庭用电难题。本文建立的一套分布式户用型供电系统，是利用风能和太阳能互补发电、蓄电池储电，再经逆变器逆变成交流电对户用型负载进行供电。首先进行总体方案设计和硬件选型，系统由太阳能电池板、风力发电机、控制器、蓄电池组、逆变器等模块组成，其中太阳能发电系统采用六块光伏阵列并联的方式、逆变器采用方波逆变器、蓄电池组采用三组两个蓄电池先串联后并联形式。其次本文对分布式户用型供电系统的关键部件进行了仿真，光伏阵列仿真得出太阳能电池的特性曲线，为最大功率点跟踪的研究提出依据；风力发电仿真实现了最大风能的捕获；逆变器仿真以直流源替代蓄电池组直流电，逆变为交流电压供给负载，模拟了蓄电池组电压波动对逆变后交流电压电流的影响。本文还对分布式户用型供电系统进行了试验研究，研究了整个系统运行情况，重点对蓄电池的充放电实验进行了研究。结果表明，建立的分布式户用型供电系统可以实现对常用家庭负载的供电，具有很好的实用性。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 太阳能发电和风力发电的发展现状
• 1.2.1 太阳能发电现状
• 1.2.2 风力发电现状
• 1.3 风光互补发电系统发展现状
• 1.4 风光互补发电系统的广泛应用
• 1.5 论文的主要工作
• 第二章 户用型供电系统总体方案设计
• 2.1 户用方案的分析
• 2.2 户用方案的设计
• 2.2.1 元器件的选择
• 2.2.2 总体方案设计
• 2.3 户用型方案主要研究内容
• 2.4 本章小结
• 第三章 户用型供电系统的建模和仿真
• 3.1 太阳能光伏阵列
• 3.1.1 晶体硅电池
• 3.1.2 太阳能电池模型
• 3.1.3 光伏阵列最大功率点跟踪算法
• 3.2 风力发电机
• 3.2.1 风力机的选择
• 3.2.2 发电机的选择
• 3.2.3 风力发电机模型
• 3.2.4 风力发电机最大功率点跟踪算法
• 3.2.5 风力发电机仿真模型
• 3.3 蓄电池模型
• 3.3.1 蓄电池原理
• 3.3.2 蓄电池内部结构模型
• 3.3.3 蓄电池组充放电策略
• 3.4 逆变器模型
• 3.4.1 方波逆变器结构
• 3.4.2 逆变器仿真模型
• 3.5 本章小结
• 第四章 实验与分析
• 4.1 硬件设备
• 4.2 充电实验
• 4.3 放电实验
• 4.4 实验结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文