氫光聯(lián)合供電系統(tǒng)的能量管理.pdf

1、新能源發(fā)電是解決能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的重要途徑，將多種新能源發(fā)電形式結(jié)合起來組成新能源聯(lián)合供電系統(tǒng)向負(fù)載供電，并且對這些能源進(jìn)行合理的功率分配，能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性，實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化利用。
　　 太陽能光伏發(fā)電因其清潔、資源無限等諸多優(yōu)點(diǎn)成為世界研究的熱點(diǎn)，燃料電池發(fā)電作為一種清潔發(fā)電技術(shù)，很適合作為太陽能的后備能源以彌補(bǔ)太陽能受天氣條件限制的缺點(diǎn)。本文將光伏發(fā)電和燃料電池發(fā)電結(jié)合起來，提出了一種基于雙輸入Buck變換器

2、的氫光聯(lián)合供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)由太陽能電池、燃料電池和雙輸入Buck變換器組成。
　　 為了對太陽能電池和燃料電池進(jìn)行合理的利用，就需要了解它們的輸出特性。本文介紹了太陽能電池和燃料電池的工作原理及其輸出特性，對它們進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，并在Saber仿真軟件中搭建了相應(yīng)的仿真模型。在此基礎(chǔ)上，利用Saber仿真軟件中的自定義模型模塊分別建立了它們的查表型仿真模型，在保持模型準(zhǔn)確性的前提下可以加快仿真的速度，為理論分析和仿真驗(yàn)證奠定了基礎(chǔ)

3、。
　　 由于太陽能為可再生能源，因此應(yīng)盡量多地利用太陽能電池的輸出功率。太陽能電池的輸出功率存在最大功率點(diǎn)，它隨太陽光強(qiáng)和環(huán)境溫度變化而變化，因此需要對太陽能電池進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤。本文提出了一種基于雙輸入Buck變換器的氫光聯(lián)合供電系統(tǒng)的能量管理控制策略，當(dāng)太陽能電池最大輸出功率小于負(fù)載功率時，實(shí)現(xiàn)其最大功率點(diǎn)跟蹤，燃料電池提供不足的功率；在太陽能電池最大輸出功率大于負(fù)載功率時，使其僅輸出負(fù)載功率，此時燃料電池不工作；在夜晚

4、或光照不足時，太陽能電池不工作，由燃料電池提供負(fù)載功率。也就是說，該系統(tǒng)有三種工作模式，即太陽能電池和燃料電池同時供電、太陽能電池單獨(dú)供電、燃料電池單獨(dú)供電。針對這三種工作模式，本文建立了雙輸入Buck變換器的小信號電路模型，結(jié)合所提出的能量管理策略，建立了三種工作模式下聯(lián)合供電系統(tǒng)的小信號數(shù)學(xué)模型。提出了一種有效的電流調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方法，所設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)器可以保證聯(lián)合供電系統(tǒng)在三種工作模式下均能穩(wěn)定地工作。
　　 為了驗(yàn)

5、證所提出的聯(lián)合供電系統(tǒng)的能量管理控制策略和閉環(huán)設(shè)計(jì)方法，本文設(shè)計(jì)了一個750W的氫光聯(lián)合供電系統(tǒng)，對雙輸入Buck變換器的主電路參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。利用所建立的太陽能電池和燃料電池查表型仿真模型，在Saber仿真軟件中搭建了一個氫光聯(lián)合供電系統(tǒng)的仿真模型，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)室完成了一臺原理樣機(jī)，進(jìn)一步進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明雙輸入Buck變換器的工作原理是正確的，所提出的系統(tǒng)能量管理策略和閉環(huán)設(shè)計(jì)方法是有效的。