直流微网系统运行及能量管理研究

发布时间：2017-09-23 08:05

  本文关键词：直流微网系统运行及能量管理研究

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【摘要】：随着我国经济的飞速发展,经济发展所带来的环境问题也日益凸显,近年来华北大范围的雾霾就是这一问题的集中表现。所以转变经济发展形式和开发新能源就成了解决经济发展和环境问题这一矛盾的最有效途径。目前,我国的新能源开发主要是光伏发电和风力发电,但是由于光伏发电和风力发电的随机性和间歇性会对大电网造成很大的冲击,从而对新能源大范围的利用提出了很大的挑战,而微网使这一问题迎刃而解。微网包括交流微网、直流微网和交直流混合微网,其中直流微网因其能量变流环节少、布局简洁和控制灵活,越来越成为人们重点研究的对象。本文研究的主要内容是基于光伏发电单元、蓄电池和超级电容的独立直流微网。首先,本文阐述了光伏发电单元,蓄电池和超级电容的特点并分别对其进行建模,对光伏发电单元的工作模式进行分析和仿真,针对蓄电池和超级电容不同的充放电特点,采用不同的控制方法,以稳定直流微网的母线电压,论文在Matlab/simulink中对上述内容进行建模仿真并验证其控制效果。其次,根据光伏发电单元,蓄电池和超级电容的特征,采用了一种适合直流微网的多模式运行能量管理控制策略,能量管理系统根据光伏发电单元,蓄电池和超级电容不同的工作情况,控制其各自的变换器使得各子系统运行在相应模式下,进而使三种微源协调工作以确保直流微网的稳定运行,论文也在Matlab/simulink中对整个直流微网系统的多模式运行能量管理进行了建模仿真,验证了控制方法的可行性。最后,本文搭建了以PLC和通信管理机为主控系统的光储直流微网的实验平台,通过对跨接在直流母线上阻性负载的投切和光伏发电单元输出功率的变化来验证直流微网系统运行的稳定性和可靠性,通过对实验结果和仿真结果进行比较,验证了本课题关于直流微网运行与能量管理控制技术的可行性和有效性。
【关键词】：直流微网 能量管理 多模式运行 蓄电池 协调控制
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM73
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 课题背景及意义8
• 1.2 直流微网结构及研究现状8-11
• 1.3 本文的主要工作内容11-12
• 第二章 直流微网子系统的分析12-17
• 2.1 光伏发电单元的特性分析12-14
• 2.2 铅酸电池的特性分析14-15
• 2.2.1 铅酸电池的化学特性14
• 2.2.2 铅酸电池的电特性14-15
• 2.3 超级电容的特性分析15-16
• 2.4 本章小结16-17
• 第三章 直流微网系统的分析与仿真17-32
• 3.1 光伏发电单元的建模与动态仿真17-25
• 3.1.1 光伏发电单元的最大功率跟踪模式17-20
• 3.1.2 光伏发电单元的恒电压模式20
• 3.1.3 光伏发电单元的仿真分析20-25
• 3.2 蓄电池储能系统设计和仿真25-29
• 3.2.1 蓄电池的控制分析25-26
• 3.2.2 蓄电池的仿真分析26-29
• 3.3 超级电容的控制与分析29-30
• 3.4 本章小结30-32
• 第四章 直流微网系统能量管理研究32-53
• 4.1 微网的控制方式32-33
• 4.2 离网模式下直流微网运行状态分析33-35
• 4.3 直流微网能量管理策略35-37
• 4.4 直流微网系统的仿真分析37-52
• 4.4.1 单模式仿真分析38-41
• 4.4.2 多模式切换的仿真分析41-48
• 4.4.3 超级电容对微网系统的影响48-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 直流微网系统运行实验分析53-64
• 5.1 实验平台组成53-55
• 5.1.1 直流微网系统运行实验参数54
• 5.1.2直流微网系统运行实验的程序设计54-55
• 5.2 直流微网系统运行的实验结果和分析55-63
• 5.2.1 直流微网的单模式运行实验分析55-59
• 5.2.2 直流微网的多模式切换的实验分析59-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 论文总结64
• 6.2 研究展望64-66
• 参考文献66-69
• 在学期间的研究成果69-70
• 致谢70

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本文编号：904112