基于虚拟仪器的光伏直流微网监测与控制系统设计

发布时间：2020-02-26 15:20

【摘要】：微电网是为了解决分布式电源在发电成本、控制复杂度及与公共电网协调运行等问题而提出的一种独立的分散控制系统。随着电力电子技术的迅速发展,直流电源和直流负荷大量涌现,直流输电技术再次受到人们的重视,直流微电网的概念也应运而生。与传统的交流微电网相比,直流微电网的控制不用考虑频率和相位,也不受公共电网三相不平衡、谐波、闪变等因素影响,大大简化了控制系统的设计,并具有更高的供电可靠性。本文以一个包含混合储能单元以光伏发电为基础的单端供电单母线结构的直流微电网为研究对象,该结构故障识别能力高,容易进行保护系统的设计。考虑到光伏发电间歇性随机性的特点,以及可再生能源渗透率不断增加对公共电网的不利影响。本文从微电网有功功率的平衡入手,提出了一种新的直流微电网控制策略——功率跟踪控制。该方法的提出是基于对各分布式电源的频率响应特性的分析,得出它们在不同频段的响应特性,并根据这些响应特性,将各储能单元作为微电网的控制器,设计出对并网点和微电网联络线功率波动进行抑制的控制器模型,然后对控制器模型进行频域分析,验证该控制方法的可行性。该系统利用各储能装置在不同频段响应效果不同的特性,通过平抑系统暂态过程中光伏发电和负荷的功率波动,来达到稳态过程中系统各部分的功率平衡。基于该控制策略,一个直流微电网中央能量管理系统被设计,该方法只存在两种运行模式,在并网模式下可以设定微电网从公共电网吸收或传递给公共电网的功率预定量,在孤岛模式下将这个值默认为0KW。这一方法使微电网和公共电网之间的电力交换成为一个确定的值,有效实现并网孤岛模式之间的平滑切换以及微电网系统的功率平衡。最后基于这种新型的能量管理方法,将美国NI(National Instruments)公司推出的CompactRIO分布式控制和采集系统作为硬件主体,将Labview图像化编程软件作为人机交互界面,设计出了一个完整的光伏直流微电网监测与控制平台,实现系统对光伏直流微电网各项电力参数的采集、分析、处理,以及实时的控制功能。CompactRIO嵌入式系统和Labview开发环境的连接,使用户可以容易的通过图形化开发环境访问底层硬件,快速建立嵌入式系统控制和数据采集应用,这大大缩短了系统设计时间,降低了开发成本。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【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：2583029