独立微网下柴油发电机组与蓄电池储能系统的协调控制研究

发布时间：2019-09-29 04:51

【摘要】：随着社会发展的不断进步,在人类工业生产以及日常生活中的一些重要场合,需要电力系统提供连续不间断的供电,所以单一电源的供电模式已经难以满足人类的生产和生活要求。另外由于人类重发展不重保护的生产观念,煤炭等一些原始化石能源被人类大量浪费掉,其数量已日益稀少,而且自然环境也遭受到了严重的破坏。这些资源和环境问题促使着人们去转型新能源,于是清洁无污染、数量丰富的可再生能源就受到了极大的关注。然而由于这些可再生自然资源受天气、气候、地理环境等方面的影响,其随机性和间歇性的缺点也严重影响到供电系统的电能质量和安全可靠性。因此人们考虑到可以综合各种自然资源和分布式能源,通过协调控制它们之间的关系,来实现多种资源的互补,保证供电连续性,同时提高供电质量。所以具有灵活方便、随时投入运行优点的柴油发电机以及能够快速响应功率变化的蓄电池储能系统无疑是最佳选择。通过配备适当数量的蓄电池组和柴油发电机组,当出现自然能源发电功率不足时,能够迅速投入系统,保证系统正常稳定运行,能够很好地缓解这种自然资源带来的间歇性和随机性问题。论文介绍了柴油发电机的基本组成和各环节的数学模型,并在MATLAB/Simulink中完成对这些模型的搭建,重点分析了一种预估补偿调速系统—模糊Smith-PID控制算法,并通过模拟突加、突减负载的情况,得到了其转速、电压、电流的输出波形。结果表明,该调速系统能有效提高系统的动态响应和抗干扰性。根据系统负载的大小讨论分析柴油发电机和蓄电池组在系统的不同工作状态下各自的运行方式。论文首先推导了三相逆变器的数学模型,研究以其作为功率控制器的控制算法。然后利用坐标变换原理和瞬时无功理论,通过电流的前馈解耦控制,以SVPWM空间矢量法实现对有功和无功功率的独立解耦控制。仿真结果表明控制器可以协调控制柴油发电机和蓄电池储能的能量流动,保证系统正常运行。最后模拟了蓄电池储能系统在两台柴油发电机供电运行状态下的辅助功率调节,保证在并机运行过程中系统频率和电压的稳定。在实验室中搭建了控制系统的实验平台,包括由模拟小功率柴油发电机的样机结合蓄电池组和负载构成的系统主电路,还有模拟柴油机执行器、参数采集检测电路、控制电路、动作电路以及相关的保护电路等,并对各部分硬件进行了调试,保证其能够可靠稳定运行。在程序编译平台上编写了模拟执行器的主程序、系统控制器的主程序、动作执行程序以及各功能子程序,并进行程序调试,得到实验结果。最后对实验结果波形分析,证明了本文所提控制系统的可行性。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM727;TM314;TM912

【参考文献】