超级电容器储能系统在光伏发电系统中的研究与应用

超级电容器是一种新型绿色储能器件,具有充放电速度快、功率密度大、循环寿命长、高低温性能好等储能优势,此外,还具有免维护、无污染等优点,在储能领域将具有广阔的前景。针对蓄电池储能上的一些缺陷,本文以独立光伏发电系统为例,研究了超级电容器在储能领域中的应用。 分析了超级电容器的储能原理,引入了一种等效电路模型,并通过理论分析,给出了相关参数的测试方法。结合相关实验,研究了超级电容器的充放电特性,并对超级电容器储能系统中的关键技术问题进行了研究和探讨。 介绍了光伏电池及其工作原理,给出了光伏电池的等效电路及其工程用数学模型,并在仿真软件MATLAB中建立了光伏电池仿真模型。介绍了光伏电池的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking, MPPT)原理,给出了几种常用MPPT方法,并进行了分析和比较,提出了一种改进的MPPT方法。构建了基于超级电容器储能的MPPT控制系统,并进行主电路及控制环节设计。仿真及实验表明,所用的MPPT方法具有较好的跟踪速度和精度,系统在不同的环境条件下,呈现出良好的稳定性。 构建了基于超级电容器储能的独立光伏发电系统的小功率实验平台,对系统的总体结构和控制系统进行设计,并分析了系统的能流及超级电容器在系统中的作用。根据超级电容器的储能特性,分别设计了超级电容器的充电控制器和放电控制器,对控制器的硬件部分进行了设计,并通过对充放电控制策略的分析,给出了相关的软件设计。仿真和实验结果验证了本系统的可行性以及良好的可靠性和稳定性。