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边远山区风光互补的供电系统控制研究

作　者: 赵艳斌
导　师: 齐向东
学　校: 太原科技大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 风力发电 光伏发电 风光互补 蓄电池充放电 PLC控制
分类号: TM61
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


在当今能源日渐紧缺、气候急剧变化、环境日益恶化的全球背景下，可再生资源的合理利用受到了各国高度专注。在当前可利用的可再生资源当中，太阳能和风能是当今世界应用最广泛的两种能源。由于受天气的影响，光伏发电系统和风力发电系统各自存在着诸如不稳定、成本高的缺点。在远离电网大部分边远地区，风能和太阳能都较丰富，在时间和空间的范围内具有很好的互补性。具备实行风光互补小型发电系统的优势。因此，研制出成本低、效率高、性能好、可靠性高的风光互补发电系统可以满足远离电网的边远山区的独立供电的需求。本论文的主要研究内容如下：1、分析了风光互补发电系统的结构，研究了风光互补发电系统的各个组成部分的工作原理和运行特性，从而为接下来的风光互补发电控制器的设计提供理论依据。2、分析了风力发电、光伏发电以及蓄电池充放电的控制策略，研究重点主要是在发电系统输出功率的控制和蓄电池充放电相结合，基于此，归纳总结出了一套行之有效的可控方案。3、设计了一种基于PLC控制的风光互补发电控制器，分析了该控制器的硬件组成和工作原理，并研发了一套相应的控制软件。4、以内蒙古自治区北部地区为背景，根据当地风能和太阳能资源的特点，通过对户用用电负载的估算，及对风力发电机和光伏电池的实际输出功率测定，设计出了一种针对该地区用户的小型风光互补系统。经过模拟数据可知，该小型风光互补发电系统可以满足当地用电量的需求。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 研究背景及其意义  8-9
  1.2 风光互补发电系统的提出  9-10
  1.3 本文主要研究内容  10-12
第二章 风光互补发电系统的基本原理和工作特性  12-28
  2.1 风光互补发电系统的整体结构  12-13
  2.2 风力发电机组的基本原理  13-17
    2.2.1 风力机  13-16
    2.2.2 传动机构  16-17
    2.2.3 发电机  17
  2.3 太阳能光伏阵列的基本原理  17-21
    2.3.1 光伏电池特性  18-21
  2.4 蓄电池组的基本原理和工作特性  21-25
    2.4.1 蓄电池的蓄能方式  21
    2.4.2 铅酸蓄电池的工作原理与结构  21-24
    2.4.3 蓄电池的工作状态  24-25
  2.5 DC/DC 变换器  25-26
    2.5.1 变换器的选用  26
  2.6 本章小结  26-28
第三章 风光互补发电系统控制策略  28-38
  3.1 风力发电系统的控制策略  28-32
    3.1.1 风力发电的基本控制策略  28-29
    3.1.2 风力发电的最大功率跟踪控制  29-32
  3.2 光伏发电系统的控制策略  32-33
  3.3 蓄电池组充放电的控制策略  33-35
  3.4 小型风光互补发电系统的总体控制方案  35-38
第四章 风光互补发电系统控制的设计  38-58
  4.1 引言  38
  4.2 系统的工作原理及其拓扑结构  38-40
  4.3 风光互补发电系统的硬件设计  40-43
    4.3.1 控制器的硬件接线  40
    4.3.2 风力机控制电路  40-41
    4.3.3 光伏阵列控制电路  41
    4.3.4 检测电路  41-42
    4.3.5 蓄电池过充、过放电的保护电路的设计  42-43
  4.4 风光互补发电系统的软件设计  43-48
    4.4.1 PLC 的特点  43-44
    4.4.2 PLC 通信协议及本文采用的编程环境  44-48
  4.5 PLC 程序设计  48-50
    4.5.1 PLC 控制信号定义  49-50
  4.6 VB 监控软件的设计  50-58
    4.6.1 系统界面设计  51-53
    4.6.2 风光互补发电控制系统的程序设计  53-58
第五章 风光互补发电系统的应用设计  58-62
  5.1 户用风光互补发电系统配置  58-60
    5.1.1 户用风光互补发电系统的计算方法  58-59
    5.1.2 边远山区户用风光互补发电系统的设计  59-60
  5.2 本章小结  60-62
第六章 总结和展望  62-64
参考文献  64-66
致谢  66-68
攻读学位期间发表的学术论文目录  68-69

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 发电、发电厂 > 各种发电
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