基于微分平滑策略的分布式光储并网系统非线性控制方法研究

发布时间：2017-09-04 13:16

  本文关键词：基于微分平滑策略的分布式光储并网系统非线性控制方法研究

  更多相关文章： 分布式光储并网系统 四相交错变流器 新型极值搜索法 非线性微分平滑控制

【摘要】：越来越多的分布式光伏发电系统接入电网运行,对节能减排、发展清洁能源起到积极促进作用。随着光伏渗透率不断提高,其间歇性、随机性及非线性特点,将影响电网的安全可靠运行。结合储能技术的新型分布式光储并网系统借助电力电子变流装置快速调节能力,成为解决光伏输出功率波动、进一步提升光伏发电渗透率的有效手段。分布式光储并网系统中,光伏变流器控制目标是:实现系统最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT);储能变流器控制目标是:快速响应光伏输出功率变化,实现系统恒定功率并网;并网DC-AC变流器控制目标是:实现交流侧单位功率因数运行及各种状态下的直流母线电压稳定。针对光伏/储能电源输出低电压、大电流,且纹波大特点,论文首先提出四相交错并联变流器拓扑,有效拓宽输出电压范围,同时抑制光伏输出电压波动。针对光伏四相交错升压DC-DC变流器,设计新型极值搜索算法(Extremum Seeking Algorithm,ESA),有效解决了传统算法MPP震荡问题,提高光照阶跃变化情况下系统的快速性和稳定性。针对储能四相交错双向DC-DC变流器与并网DC-AC变流器的强非线性特性,提出一种新型非线性微分平滑控制策略,直接补偿系统的非线性,可在较宽的工作范围提供持续的高性能,与传统算法对比具有稳态偏差小,响应速度快,鲁棒性强,可实现零超调等特点。基于MATLAB/Simulink仿真平台及RTDS在线实验分析平台,对分布式光储并网系统仿真建模,验证所提控制策略的有效性与正确性。结果表明:所提控制策略能够实现相应变流器控制目标,与传统算法仿真对比分析表明新型控制策略具有更迅速的动态性能及较小的误差。
【关键词】：分布式光储并网系统 四相交错变流器 新型极值搜索法 非线性微分平滑控制
【学位授予单位】：上海电力学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46;TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 问题的提出10
• 1.2 国内外研究现状10-17
• 1.2.1 能源背景与光伏发电研究现状10-13
• 1.2.2 光储并网系统变流器拓扑发展现状13-15
• 1.2.3 光储并网系统变流器非线性控制方法研究现状15-17
• 1.3 论文的主要工作及章节安排17-19
• 2 光伏DC-DC变流器新型极值搜索算法MPPT控制设计19-30
• 2.1 光伏电池行为模型建立19-22
• 2.1.1 光伏电池的基本原理19-20
• 2.1.2 光伏电池的输出特性20-21
• 2.1.3 光伏电池行为模型建立21-22
• 2.2 交错并联变流器拓扑结构与工作原理22-24
• 2.3 新型极值搜索法MPPT实现24-29
• 2.3.1 传统极值搜索算法24-27
• 2.3.2 新型极值搜索算法27-29
• 2.4 小结29-30
• 3 储能DC-DC变流器非线性微分平滑控制方法设计30-37
• 3.1 非线性微分平滑控制方法30-32
• 3.2 储能DC-DC变流器非线性微分平滑控制方法设计32-36
• 3.2.1 储能变流器非线性模型32-33
• 3.2.2 平滑输出设计及平滑性分析33-34
• 3.2.3 控制系统设计34-36
• 3.3 小结36-37
• 4 并网DC-AC变流器非线性微分平滑控制方法设计37-46
• 4.1 变流器非线性模型37-41
• 4.2 平滑输出设计及平滑性分析41-42
• 4.3 控制系统设计42-45
• 4.4 小结45-46
• 5 分布式光储并网系统仿真研究与在线实验分析46-68
• 5.1 基于MATLAB/Simulink的光储系统子模块仿真分析46-56
• 5.1.1 光伏电池输出特性仿真验证46-48
• 5.1.2 四相交错变流器仿真分析48-49
• 5.1.3 新型极值搜索MPPT算法仿真分析49-51
• 5.1.4 储能DC-DC变流器微分平滑控制算法仿真分析51-54
• 5.1.5 并网DC-AC变流器微分平滑控制算法仿真分析54-56
• 5.2 基于MATLAB/Simulink的分布式光储直流系统仿真分析56-61
• 5.3 基于MATLAB/Simulink的分布式光储并网系统仿真分析61-63
• 5.4 基于RTDS的分布式光储并网系统在线实验分析63-67
• 5.5 小结67-68
• 6 结论与展望68-70
• 6.1 全文总结68-69
• 6.2 工作展望69-70
• 参考文献70-75
• 致谢75-76
• 攻读学位期间取得的研究成果76

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本文编号：791749