空间梯度分布式能源集成利用原理及其关键技术研究

针对分布式可再生能源利用效率低和能量输出随机性的问题,开展其集成利用原理及关键技术研究.基于可再生能源的空间梯度分布特征、工程利用因素与多能互补发电装备多样性,分析了太阳能、风能、波浪能及潮流能利用原理,提出了由能量获取、能量合成、电能转换以及储存方式组成的四阶段分布式可再生能源集成利用的新思路.研究表明:通过能量获取技术、能量合成技术、能量稳态控制技术与电能储存技术4个关键技术,可以实现多能互补集成利用系统的稳态高效电能输出.研究结果为分布式可再生能源集成利用新技术和新装置的开发提供了一定的参考.     

新型半导体温差发电系统的研究

温差发电可将热能直接转化为电能,即使在只有微小温差存在的情况下也能应用,是适用范围很广的绿色环保型能源。本文研究了半导体温差发电器的基本原理,介绍了一种新型的半导体温差发电模块,对其性能进行了研究,并在此基础上构建了一套小型发电系统。分析了发电模块的不同串并组合矩阵的输出功率,设计了为蓄电池充电的稳压充电电路,并使设计的模块矩阵与蓄电池稳压充电电路匹配,使其输出功率达到最大。     

风光互补发电无线电能传输系统的研究与设计

风光互补发电系统作为一种绿色能源可独立对外部供电,无线电能传输(wireless power transfer)技术又提供了一种方便快捷的能量传输方式。结合两者的优点,将风光互补发电系统的输出作为WPT谐振电路的输入端,利用无线电能传输技术对负载供电,利用了绿色能源的同时又能节约电力运输成本。分析了磁耦合感应与磁耦合谐振之间的联系以及平面线圈频率分裂的相关因素,针对目前小型平面谐振无线充电设备随发射端和接收端距离的变化而产生传输波动的问题,在发射端采用XKT-408集成电路进行自动频率锁定,在发生频率分裂时调整线圈偏移角度可削弱两线圈的互感系数来抑制频率分裂现象,提高了接收线圈峰值电压。最后搭建了风光互补发电无线能量传输系统,在径向距离50 mm处可成功对负载充电,该模型为风光互补发电无线充电系统的应用提供了参考。     

基于风光互补发电无线电能传输系统的研究与设计*

风光互补发电系统作为一种绿色能源可独立对外部供电,无线电能传输(Wireless Power Transfer)技术又提供了一种方便快捷的能量传输方式,本文结合两者的优点,将风光互补发电系统的输出作为WPT谐振电路的输入端,利用无线电能传输技术对负载供电,利用了绿色能源的同时又能节约电力运输成本。分析了磁耦合感应与磁耦合谐振之间的联系以及平面线圈频率分裂的相关因素,针对目前小型平面谐振无线充电设备随发射端和接收端距离的变化而产生传输波动的问题,在发射端采用XKT-408集成电路进行自动频率锁定,在发生频率分裂时调整线圈偏移角度可削弱两线圈的互感系数来抑制频率分裂现象,提高了接收线圈峰值电压。最后搭建了小光互补无线能量传输系统,在径向距离50mm处可成功对负载充电,该模型为基于风光互补发电无线充电系统的应用提供了参考。     

多种能源组合供电控制器的开发研究

根据现阶段能源趋势设计了一种供电装置,控制以太阳能发电为主要能源,辅以蓄电池和市电的供电平台正常工作。该装置具有电源切换功能以实现对负载的不间断供电,能够输出稳定的直流电;并能向蓄电池进行三段充电。经过Pspice软件仿真表明蓄电池充电模块及恒压输出模块能够达到设计要求输出的电压电流值。控制电路通过Proteus软件仿真能够实现电源的切换及蓄电池充电模块的选择功能。该供电装置具有较高的可靠性;并能够满足多种场合的应用要求。     

高速公路服务区电动汽车微电网方案设计

针对高速公路服务区因供电能力不足和现有供电设施容量有限,难以满足日益增多的电动汽车充电需要的问题,提出一种利用新能源,建立由分布式发电、储能装置、电动汽车充电装置以及常规负荷组成的电动汽车微电网.考虑到电源和负荷特性,确定采用直流微电网架构,设计一种由光伏发电系统、蓄电池、超级电容器和50个电动汽车充电桩等组成,并与常规电网并网的高速公路服务区电动汽车直流微电网建设方案.     

简易多功能太阳能手机充电系统的研究

设计了一种简易多功能太阳能手机充电系统。可以直接利用太阳能充电系统对手机充电;也可利用太阳能充电系统或市电对用蓄电池供电,存储电能,必要时用来对手机充电。系统能保证手机在各种条件下正常充电,最大限度利用太阳能,实现能源绿色化。     

基于AVR单片机的太阳能路灯照明系统设计

结合蓄电池的充电方法和特性,设计了基于ATmega 48单片机为核心的太阳能路灯照明系统,包括太阳能电池、蓄电池、充电电路、驱动电路和指示电路等,通过单片机软件算法编程科学地控制功率开关管的导通与关断,对蓄电池的充放电和路灯加以控制,科学地采用不同百分比的PWM对蓄电池进行充电,依据不同的需求选择不同工作模式进行供电照明。     

风光互补发电系统蓄电池动态参数的无线通信

给出了一种风光互补发电系统蓄电池动态数据采集和无线通信的方法.针对蓄电池充放电的电压、电流及温度等参数,设计了硬件电路并编写了上位机软件,用NRF2401芯片进行实时数据采集与无线传输,分析了NRF2401芯片的无线通信工作程序和信号调制解调办法,完成了风光互补发电系统蓄电池动态参数的监测和存储.     

回馈制动电机在电动自行车中的应用

本文旨在应用电机回馈制动原理提高电动自行车的续航里程。电动自行车上装设的回馈制动系统主要由电动机系统、升压斩波电路、蓄电池系统、控制系统4个部分组成。控制系统负责输入外界信号,由升压斩波电路完成驱动与制动两种工作状态的转换。驱动状态时,电机作为电动机,蓄电池提供电能;制动状态时,电机作为发电机,蓄电池吸收动能。电动自行车回馈制动系统可有效利用自行车刹车时的残余动能,不仅节约能耗,还提高了电动自行车行驶的安全性。     

一种新型的不间断电源设计

在现代冶金、医药等行业中,供电不稳定或突然断电会造成严重的损失。为了克服各种供电不稳定因素,设计了一种新型的不间断电源。当供电不稳定的时候,能通过后备电池继续稳地的提供电能,避免负载系统遭受欠压、浪涌、过载等危害。系统采用飞思卡尔微功耗单片机KL26作为主控制芯片,DC-DC转换器采用Buck/Boost拓扑结构,通过微处理器自带的A-D转换器采集系统的电压电流信号,然后对转换电路进行PID控制。设计实现了对后备电池可调恒流充电、对负载恒压放电和充放电自动转换等功能。系统还能对输入电压、输出电压和输出电流进行实时监控并显示。     

一种双输入降压型Cuk直流变换器参数设计与仿真分析

针对传统的新能源联合发电系统在供电过程中存在电力供应不连续、不稳定等缺陷问题,设计了一种双输入降压型Cuk直流变换器,取替传统的由两个单路输入源直流变换器,输出并联到公共直流母线上的拓扑电路,实现电能高效变换和稳定输出特性功能.最后使用Saber软件对所设计的一种双输入降压型Cuk直流变换器拓扑电路进行仿真,从稳态特性...     

风光储发电系统实验平台设计

设计开发了一套1kW的风光储发电系统实验平台。该平台由风力发电机、太阳能电池板、风光互补控制器、蓄电池、单相逆变器和交流负载组成,实验平台可以实现风能和太阳能的最大功率跟踪、蓄电池的充放电管理、逆变的波形控制等功能。该实验平台直观形象,针对性强,适合开展多种开放设计性实验。     

新型市电互补光伏系统的设计与应用

新型市电互补光伏系统采用不同于传统市电互补光伏系统的设计方案,解决传统光伏系统易损坏、维修麻烦、连续阴雨天无法正常供电等问题。新型市电互补光伏系统能够按照负载的实际需求在市电电源和光伏电源之间切换,能让蓄电池得以充分充电和养护。新型市电互补光伏系统不仅工作更加可靠,还可以减少蓄电池的更换次数,降低蓄电池的使用量,进而降低投资费用。     

热声发电蓄电池系统最大充电功率捕获策略

目的研究行波热声发电蓄电池系统(TWTEGB)的组成结构,探索提高行波热声发电系统(TWTAEG)输出电功率稳定性和TWTEGB充电功率捕获能力的技术方法.方法根据热动力学原理,电磁感应定律和基尔霍夫定律建立了TWTEGB最大充电功率捕获控制系统模型,设计了采用Buck-Boost变换器对TWTAEG输入到蓄电池的充电电压进行斩波控制方式,实现TWTEGB最大充电功率捕获控制策略的MOSEFT开通与关断的切换方法.结果结合TWTAEG的运动学及输出电特性设计了AC/DC变换器开关管MOSEFT最优开通与关断的切换时间,利用脉冲宽度调制技术对TWTAEG输出电压进行控制,将TWTAEG输出的交变电能储存进蓄电池提高TWTEGB充电功率捕获能力.利用灶台余热TWTAEG数据进行仿真,TWTEGB捕获充电功率的能力比现有直接充电方式提高了26.6%.结论采用考虑TWTEGB运动特性和输出电特性设计的Buck-Boost变换器结构及其MOSEFT开通与关断的切换方法,不仅能提高蓄电池子系统从TWTEGB中捕获充电功率的能力,而且还可以提高TWTAEG输出电功率的能力及稳定性.     

基于双向变换器的光伏储能控制

光伏发电系统通过双向变换器引入储能环节进行控制,光伏电池发出的能量经DC-DC变换后供给直流母线侧负载,并通过双向变换器使用蓄电池进行能量管理.介绍了双向变换器的工作原理,分析了光伏电池、蓄电池和直流母线负载所消耗的能量处于不同状态时的系统能量管理策略.给出了基于Boost变换器的光伏电池最大功率跟踪的控制算法和基于双向变换器的蓄电池充放电控制算法,提出了一种改进的充电控制策略.以MATLAB/Simulink为仿真平台,搭建了该系统的仿真模型,并针对系统的各工作状态进行仿真研究,仿真试验结果验证了该系统控制算法的合理性和可行性.     

基于UC3906的本安型直流不间断稳压电源的设计

为了解决矿用供电电网停电导致通讯及监控设备无法正常工作的现状,设计了一种本安型直流不间断稳压电源.基于信号流程和电路功能模块划分,利用三端稳压器TL431配合蓄电池专用充电管理芯片UC3906实现了对镍氢电池的智能充电和过放电控制.分析了本安型直流不间断稳压电源的设计原理、各组成模块的功能以及工作过程.为了满足设计电源的不间断性和本质安全性要求,设计有切换电路、可调稳压电路及过压、过流保护等电路.当检测到矿用交流电不能正常供电时自动进行电路切换,启动镍氢电池供电,从而保证负载持续工作.测试结果表明:所设计的电源具有稳压性能优良,电压调整率、负载调整率高等优点;工频耐压、绝缘电阻及火花点燃等实验满足了本安型电气设备的要求.     

车载蓄电池超级电容器混合电源

针对新能源汽车用单一电源的使用寿命短、不能同时满足高能量密度和高功率密度需求等问题,提出一种蓄电池超级电容器混合电源方案。该方案充分发挥了超级电容器快速充放电的特性,采用2种电源直接并联,并通过一种双向功率变换器变压向负载供电,可同时实现充足的能量供应和功率需求。建立了MATLAB/SIMULINK仿真模型,并搭建小功率实验平台,仿真及实验结果表明,混合电源系统具有良好的电能输出响应特性,能量回收快,可减少蓄电池的供电工况,从而延长其使用寿命。     

中子管离子源2 kV高压脉冲电源的研制

高压脉冲电源在电场杀菌、等离子体发生器、激光技术、中子测井等领域有广泛应用。其中,属于核测井技术的脉冲中子测井技术需使用特定的脉冲和测量时序,因此设计了应用于中子测井技术中的高压脉冲电源系统。该系统通过单端反激式逆变电路和半臂逆对称式倍压整流电路得到了稳定的直流高压,通过开关管串联的方式解决了MOSFET管耐压不够的问题,设计了斩波控制电路,实现了高压状态下的斩波功能。对系统进行了带负载实验,实现脉冲电压0~2 k V,频率500 Hz~10 k Hz连续可调,最小脉宽40μs的精确控制,多次实验结果验证了该方案的可行性。该电源具有功耗低、体积小、实验成本低等特点,基本满足了测井中子管中对离子源的供电需求。     

基于开关串联和延时驱动的高压方波脉冲源研究

在全固态Marx发生器的基础上进行电路拓扑的改进:充电方式采用高压直流充电;多级电容储能合并为一级高压电容储能,减少电路的寄生参数;通过一级半导体串联开关对高压电容输出的直流电压进行斩波形成高压脉冲;增加一组截尾开关,快速释放负载的残存电荷,在脉冲末尾形成快速的下降沿。详细分析了串联半导体开关驱动电路的特点后,设计了串芯磁环隔离驱动电路和共原边延时驱动电路来满足驱动要求。最后在20 kΩ阻性负载上实现10 kV的高压方波脉冲输出。