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光伏与市电联合供电系统的能量管理控制

张春龙;邵丽华;戴未然

【摘要】选择市电作为补充能源，提出一种由太阳能光伏与市电联合的供电系

统．该系统由太阳能电池、市电、DC—DC变换器和功率因数校正变换器组成,针

对系统中存在两个供电电源问题,制定了合理的能量管理控制方案保证两个电源能

协调工作,根据太阳能电池和负载的工作状态，确定控制系统合适的工作模式，以

此来控制系统能量流,实验结果验证了所提出的能量管理控制方案的有效性.%The

commercialpowerisselectedastheback-upenergyandahybridpower

systemcomposedofphoto-voltaicandcommercialpowerisproposed.

Thesystemiscomposedofasolarcell,thecommercialpower,aDC-DC

converter,apowerfactorcorrectionconverter(PFC)andDCload.The

powermanagementispresentedforthehy-bridpowersystemtoutilize

thesolarenergy.Thecoreofthepowermanagementstrategyistokeep

thesystemworkundersuitablemodetocontrolthepowerflowofthe

system,accordingtotheworkstatusofthesolarcellsandtheload.The

experimentalresultshaveconfirmedtheeffectivenessofthepower

managementstrategy.

【期刊名称】《南通大学学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2012(011)003

【总页数】6页(P5-10)

【关键词】太阳能光伏电池;市电;供电系统;能量管理

【作者】张春龙;邵丽华;戴未然

【作者单位】南通职业大学电子信息工程学院,江苏南通226007;南通职业大学电

子信息工程学院,江苏南通226007;南京航空航天大学自动化学院,江苏南京

210016

【正文语种】中文

【中图分类】TM461

随着社会和经济的发展，人们对能源的利用越来越多，这使得传统的化石能源日益

枯竭，同时也造成严重的环境污染.清洁的可再生能源由于具有资源无限、不污染

环境，以及可循环利用的优点，因而得到广泛的应用，它包括风能、太阳能、地热

能、生物质能和海洋能等[1-2].太阳能的利用方式与类型很多，太阳能光伏发电是

其中重要的一种.由于太阳能光伏发电存在一些不足，例如随气候条件变化而随机

性强、电力供应不稳定等，为了保证系统的稳定性和运行效率，必需有其他能源设

备进行补充[3-4].目前在独立式太阳能光伏发电系统中一般采用蓄电池作为补充能

源，但是由于蓄电池体积大，且会带来环境污染问题，因此在有市电的场合可以选

择市电作为补充能源[5-8].

文献[9]利用燃料电池和太阳能电池联合供电，但只能应用在一些特殊的场合，因

此有其局限性.文献[10]提出了一种风力发电、光伏发电和燃料电池混合供电系统，

该系统结构和控制方式都比较复杂，目前应用并不广泛.在太阳能和市电都存在的

场合，为了能最大限度地利用太阳能，使两类电源能协调工作向负载提供稳定的电

能，需要制定合理的能量管理控制策略[11-13].系统能量管理的核心是根据太阳能

电池和负载的工作状态，控制系统工作在合适的模式，以此来控制系统能量流.本

文提出了一种系统能量管理控制方案，并搭建了一套2kW的太阳能光伏/市电联

合供电系统，对所提系统能量管理控制策略的正确性和有效性进行了验证.

1系统结构

由于太阳能电池输出的是不稳定的低压直流电，需要通过DC-DC变换器将太阳能

电池的输出电压转换成负载需要的稳定的380V直流电；此外因为采用市电作为

补充能源，需要将220V的单相市电整流以后接到直流母线上，构成一套太阳能

光伏/市电联合供电系统.为了满足国标，需要采用功率因数校正变换器（Power

FactorCorrection，简称PFC）