基于孤岛模式的微电网控制策略研究
本文选题:孤岛式微电网 + 稳定控制器 ; 参考:《山东大学》2017年硕士论文
【摘要】:微电网是一个小型的发、配、用电自治系统,由分布式电源、储能装置、控制逆变设备、监控系统、保护装置以及负载等部分组成。针对海岛、边防等偏远地区用电困难的问题,本文设计了利用太阳能和风能等可再生能源进行发电的孤岛式微电网系统,并着重设计了用于孤岛式微电网的稳定控制系统。本文首先分析了现有典型的微电网架构,结合海岛实际需求设计了孤岛式三相交流微电网系统方案。其次搭建孤岛式三相交流微电网系统平台,综合考虑经济因素和本地区的地理位置,对系统容量进行优化配置,最终确定该系统总容量为5.5kW。分别对发电设备、储能设备、控制逆变设备和耗能设备的性能和输出特性进行分析和研究,确定了所使用的设备。然后分析各种微电网系统的协调控制方法,并对比各自的优缺点,结合海岛式供电特点,设计了孤岛式微电网系统所使用的分层控制算法。其次设计了集中控制层的稳定控制器,该控制器通过对分布式电源、负载和储能的调节,实现系统的稳态控制。并在控制器内重点实现了用于孤岛式三相交流微电网的能量平衡控制算法,包括系统正常运行控制算法和紧急处理算法。针对和上层SCADA监控的通信,本文在控制器内部实现了相关通信协议。针对稳定控制器的设计,本文采用TI的DSP TMS320F28335作为核心MCU。控制器硬件部分包括电源模块、电力参数AD采样模块、串口通信模块、控制系统以及人机交互模块等电路的设计。根据功能需求完成了稳定控制器的软件方案设计与程序开发,包括程序主框架设计、数据采集、串口通信、控制策略以及人机交互等子程序。并对稳定控制器各模块的功能和软件程序进行调试,结果达到了预期目标。将设计的稳定控制器运行到系统平台中,并进行相关测试试验。大量实验数据分析证明本课题设计的孤岛式交流微电网能量平衡控制策略算法的可行性和有效性。
[Abstract]:Microgrid is a small autonomous system for generating, distributing and using electricity, which consists of distributed power generation, energy storage device, control inverter equipment, monitoring system, protection device and load, etc. Aiming at the difficulty of using electricity in remote areas such as island and frontier, this paper designs an island micro-grid system which uses renewable energy such as solar energy and wind energy to generate electricity, and emphatically designs a stability control system for isolated island micro-grid. In this paper, the typical microgrid architecture is first analyzed, and the isolated island three-phase AC microgrid system is designed according to the actual demand of the island. Secondly, the island-type three-phase AC microgrid system platform is built. Considering the economic factors and the geographical location of the region, the system capacity is optimized and the total capacity of the system is determined to be 5.5 kW. The performance and output characteristics of power generation equipment, energy storage equipment, control inverter equipment and energy dissipation equipment are analyzed and studied respectively, and the equipment used is determined. Then, the coordinated control methods of various microgrid systems are analyzed, and their advantages and disadvantages are compared. Combined with the characteristics of island power supply, the layered control algorithm used in isolated island micro-grid systems is designed. Secondly, the stable controller of centralized control layer is designed. The controller realizes the steady state control of the system by adjusting the distributed power supply, load and energy storage. The energy balance control algorithm for the isolated three-phase AC microgrid is implemented in the controller, including the control algorithm for the normal operation of the system and the emergency processing algorithm. For the communication with the upper SCADA monitor, this paper implements the related communication protocol inside the controller. Aiming at the design of stable controller, this paper adopts TI's DSP TMS320F28335 as the core of MCU. The hardware of the controller includes power supply module, power parameter AD sampling module, serial communication module, control system and man-machine interaction module. According to the functional requirements, the software scheme design and program development of the stable controller are completed, including the main frame design of the program, data acquisition, serial communication, control strategy and man-machine interaction and other subprograms. The function and software program of each module of the stable controller are debugged, and the expected goal is achieved. The designed stable controller is run on the system platform, and relevant test tests are carried out. A large number of experimental data show the feasibility and effectiveness of the proposed algorithm for energy balance control of isolated island AC microgrid.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM727
【参考文献】
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,本文编号:1816907
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