氢光联合供电系统的能量管理

Solar Cell S
ipv
6.0
5.0
4.0
ipv (A)
PWL
3.0
RLoad
Fra Baidu bibliotek2.0
1.0
1000 W/m2 800 W/m2 600 W/m2 400 W/m2 200 W/m2
温度
T
0.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
vpv (V)
6.0
本文采用的是无锡尚德太阳 5.0
2009-02-25
太阳能电池的工作原理
光子
+4
+4
+4
+4
+3
+4
+4
+4
+4
P区
2009-02-25
减反射层
顶层(P 区) P-N结
基体(N 区)
底电极
上电极
ipv Rload
+4
+4
+4
+4
+5
+4
+4
+4
+4
N区
Rs ipv
iLoad
vpv RLoad
Iph
ID Rsh
太阳能电池等效电路
太阳能电池的输出特性
3
ipv (A)
Im_ref = 4.51 A
2
Vm_ref = 34.4 V
1
1k
ipv
ppv
800
600
400
200
0
0
0 50 100 150 200 250 300 350
vpv (V)
2009-02-25
ppv (W)
ppv (W) ipv (A)
ppv (W)
ppv (W)
160 140 120 100
求得
C1
Isc Im Isc
exp(C2
Vm )
C2
Vm
1 Voc
ln
Isc Im I sc
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光强和温度对太阳能电池的输出特性的影响
I (A)
光强增强
光强增强
P (W)
0
V (V)
0
V (V)
温度不变，光强变化时I-V曲线和P-V曲线
P (W)
I (A)
温度上升
太阳能
电池
双输入Buck
负
变换器
载
燃料
电池
太阳能电池
Iin1
ipv Vin1 (vpv) PV
Cin1
Q1 D1
Vin2 ifc Iin2 (Vfc) FC
Cin2 Q2 D2
Lf
iLf
Io
Cf
RLd Vo
燃料电池
2009-02-25
双输入Buck变换器
主要内容
❖ 课题研究背景 ❖ 太阳能电池模型与燃料电池模型 ❖ 氢光联合供电系统的能量管理策略 ❖ 氢光联合供电系统的闭环设计 ❖ 氢光联合供电系统的仿真与实验验证 ❖ 总结
温度上升
0
V (V)
0
V (V)
温度不变，光强变化时I-V曲线和P-V曲线
2009-02-25
ipv Isc 1 C1 exp(C2 vpv )
C1
Isc Im Isc
exp(C2
Vm )
C2
Vm
1 Voc
ln
Isc Im I sc
I sc
Isc _ ref
S Sref
(1 a T )
Vm
-1
e^in
C1
Isc
1
1
1
1
in1
in1/in2
in2
in2
in1
ln(in)
C2
in1/in2
Im
e^in
1
Control
to Current
cn cp
ipv
vpv
1
1
Voc
Voltage to
Control Interface
任意光强和温度下电池参数
太阳能电池仿真模型的仿真结果
光强
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能源危机与环境污染
能源危机
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环境污染
新能源
太阳能
新能源
生物质能
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风能
氢能 潮汐能
新能源的应用
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太阳能 发电单元
基于母线直流母线的新能源联合供电系统
直流母线
DC-DC
风力 发电单元
G
AC-DC
DC-DC
燃料电池 发电单元
ipv (A)
能电力有限公司生产的单晶 4.0
硅太阳能电池组件，其产品 3.0
10℃ 25℃
2.0
40℃
参数如下(光强为1000 W/m2， 1.0
55℃
温度为25℃ )：
70℃ 0.0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
vpv (V)
5
Voc_ref = 43.2 V
4
Isc_ref = 4.9 A
q (vpv Ac
ipv k T
Rs )
1
i pv
I
ph
Isat
exp
q vpv Ac k T
1
I ph Isc
i pv
Isc
1
Isat Isc
exp
Ac
q k
T
vpv
根据
ipv Isc 1 C1 exp(C2 vpv )
ipv = Im，vpv = Vm(最大功率点处) ipv = 0，vpv = Voc (开路时)
Im
Im _ ref
S Sref
(1 a T )
Voc Voc _ ref ln(e b S) (1 c T )
Vm Vm _ ref ln(e b S) (1 c T )
其中 ΔT = T – Tref ΔS = S – Sref
a, b, c分别为补偿系数
Vm_ref const
DC-DC
DC-DC /
负
DC-AC
载
蓄电池 储能单元
DC-DC
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基于多输入变换器的新能源联合供电系统
太阳能 发电单元
风力 发电单元
G
AC-DC
燃料电池 发电单元
多输入 变换器
蓄电池 储能单元
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DC-DC /
负
DC-AC
载
基于双输入Buck变换器的氢光联合供电系统
Sref const Isc_ref const
S
Im_ref const
T
Tref const
Voc_ref const
ΔS
1 1
1 1
const
const
b
e
ln(in)
in2
S/Sref
in1/in2
in1
ΔT
1
1
1 1
a const
1
c const
1
1
1
预设电池参数
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太阳能电池的仿真模型
80 60 40 20
0 0
160 140 120 100
南京航空航天大学硕士学位论文答辩
氢光联合供电系统的能量管理*
主要内容
❖ 课题研究背景 ❖ 太阳能电池模型与燃料电池模型 ❖ 氢光联合供电系统的能量管理策略 ❖ 氢光联合供电系统的闭环设计 ❖ 氢光联合供电系统的仿真与实验验证 ❖ 总结
2009-02-25
主要内容
❖ 课题研究背景 ❖ 太阳能电池模型与燃料电池模型 ❖ 氢光联合供电系统的能量管理策略 ❖ 氢光联合供电系统的闭环设计 ❖ 氢光联合供电系统的仿真与实验验证 ❖ 总结
Rs ipv
iLoad
vpv RLoad
Iph
ID Rsh
i pv
I ph
ID
v pv
ipv Rsh
Rs
Isc Im
I
M
Isc : 短路电流
P
Voc : 开路电压
Im : 最大功率点电 流Vm: 最大功率点电 Vm Voc V 压
令 C1
I sat I sc
C2
Ac
q k
T
ID
Isat
exp