直流微网自适应下垂均流技术研究

发布时间：2017-07-16 14:23

  本文关键词：直流微网自适应下垂均流技术研究

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【摘要】：随着世界能源危机和环境污染问题日益严峻,可再生分布式能源的开发和利用越来越受到重视。为了避免分布式电源直接并网对大电网稳定运行造成冲击,通常将分布式电源组成微电网后并入大电网。直流微电网是以直流配电的形式,通过直流母线将分布式电源连接起来的可控微电网,无需控制电压频率和相位,具有控制简单、可靠性高、转换效率高的优点。维持系统功率的平衡,实现负载在变换器间的合理分配,是直流微电网控制的重要方面。本文对直流微电网的均流控制策略进行了研究。本文首先提出了微电网的设计指标和性能要求,并据此对直流微电网变换器进行了设计,选用隔离半桥DC-DC变换器拓扑,建立了小信号模型,并用数字PID控制器补偿电压反馈环,制作了两台直流变换器样机。接下来本文比较了常见的均流控制方法,分析了传统下垂法两个缺点：在负载加重时母线电压跌落严重；线路阻抗不可忽略时,均流性能下降。在传统下垂法基础上提出了基于低带宽通信的自适应下垂法,并对CAN通信、软件架构和硬件电路进行了设计,完成了自适应下垂法的方案设计。最后,分别在Matlab/S imulink仿真平台以及两变换器直流微电网实验平台上进行了仿真和实物实验。对不同线路阻抗、不同通信延迟、负载突变、变换器单元投切的各种状况,均通过实验验证了本文提出控制策略的可行性。
【关键词】：直流微网 自适应下垂法 动态均流 CAN通信
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题背景及意义10-11
• 1.2 直流微网发展现状11-15
• 1.2.1 直流微网的特点11-12
• 1.2.2 直流微网架构12-13
• 1.2.3 各国研究动态13-15
• 1.3 直流微网控制技术综述15-19
• 1.4 本文的主要研究内容19-20
• 第二章 直流微电网变换器设计20-30
• 2.1 设计指标和性能要求20-21
• 2.2 直流变换器样机硬件设计21-23
• 2.2.1 变压器设计21-22
• 2.2.2 输出滤波电感设计22
• 2.2.3 输出滤波电容22-23
• 2.3 直流微网变换器小信号建模23-25
• 2.4 电压环控制器设计25-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 直流微网变换器的均流控制30-40
• 3.1 微网控制方法30-32
• 3.1.1 主从控制30-31
• 3.1.2 下垂控制31-32
• 3.2 传统下垂法分析32-36
• 3.2.1 变换器直接并联系统小信号建模32-33
• 3.2.2 下垂法原理33-34
• 3.2.3 下垂控制存在的问题34-36
• 3.3 自适应下垂法36-39
• 3.3.1 电流调整环37
• 3.3.2 电压调整环37-38
• 3.3.3 动态特性38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 自适应下垂均流方案设计40-48
• 4.1 基于CAN总线的通信设计40-43
• 4.1.1 CAN总线40-41
• 4.1.2 CAN通信硬件电路设计41-42
• 4.1.3 自适应下垂法通信方案选取42-43
• 4.2 程序架构设计43-45
• 4.2.1 主控制程序设计43-44
• 4.2.2 通信程序设计44-45
• 4.3 硬件电路设计45-47
• 4.3.1 采样电路设计45-46
• 4.3.2 保护电路设计46-47
• 4.3.3 驱动电路设计47
• 4.4 本章小结47-48
• 第五章 实验结果48-60
• 5.1 仿真结果与分析48-52
• 5.1.1 含两台变换器的直流微网系统仿真48-51
• 5.1.2 含三台变换器的直流微网系统仿真51-52
• 5.2 实验波形与分析52-59
• 5.2.1 线路阻抗不同52-54
• 5.2.2 通信周期不同54-56
• 5.2.3 母线电压抬升56-57
• 5.2.4 动态均流57-58
• 5.2.5 变换器投入与切出58-59
• 5.3 本章小结59-60
• 第六章 总结与展望60-62
• 6.1 全文总结60
• 6.2 后续工作展望60-62
• 参考文献62-67
• 作者简历67

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本文编号：549126