光伏—储能系统中功率传输控制技术研究

发布时间：2018-10-18 08:36

【摘要】：光伏电源的出力受光照强度、温度和负载影响较大，具有波动性较大的特点。考虑接入由超级电容器和蓄电池组成的混合储能系统，充分利用超级电容器功率密度高和蓄电池能量密度高的特点，构成性能优越的光伏-储能系统。通过对该系统进行功率传输控制技术研究，减小光伏系统对电网和负载的影响，并延长混合储能系统的使用寿命。 论文首先介绍了各个储能源通过双向DC-DC变换器接入直流母线的光伏-储能系统的结构，制定了光伏-储能系统的三种主要能量管理策略，在此基础上确定了各个双向DC-DC变换器的工作模式，设定了相应的恒压、恒流控制目标。 其次，为实现光伏电源最大功率跟踪(MPPT)，采用电导增量法寻求最大功率点所对应的电压，并利用PI控制跟踪此电压；对混合储能系统控制器设计而言，基于传统的小信号模型，通过频域补偿方法，设计了双向DC-DC变换器工作于不同模式下的恒压、恒流补偿电路。 然后，设计了滑模变结构MPPT控制器，该控制器结合趋近律思想，缩短了到达滑模面的时间，利用等效控制和占空比相等的关系，实现了开关频率的恒定；对于蓄电池充放电电流的控制，研究了基于滞环方式的单环滑模变结构控制方法；针对超级电容器所连双向DC-DC变换器，提出了一种结合PI的双环滑模变结构控制方法，，该方法将外环PI控制的输出作为内环滑模变结构控制方法的参考值，以保持直流母线电压恒定和延长混合储能系统的寿命。 最后在MATLAB/Simulink环境下搭建了所提出的系统，进行了控制方法的仿真，结果表明，所采用的滑模变结构控制方法在稳态和动态性能方面均具有良好的效果，适用于光伏-储能系统中。
[Abstract]:The output of photovoltaic power is greatly affected by light intensity, temperature and load. The hybrid energy storage system composed of supercapacitors and batteries is considered to make full use of the characteristics of high power density of supercapacitors and high energy density of batteries to form a photovoltaic energy storage system with superior performance. By studying the power transmission control technology of the system, the influence of PV system on power grid and load is reduced, and the service life of hybrid energy storage system is extended. Firstly, this paper introduces the structure of photovoltaic energy storage system which is connected to DC bus by bidirectional DC-DC converter, and formulates three main energy management strategies of photovoltaic energy storage system. On this basis, the operating modes of each bidirectional DC-DC converter are determined, and the corresponding constant voltage and constant current control targets are set. Secondly, in order to realize the maximum power tracking (MPPT), of photovoltaic power supply, the conductance increment method is adopted to find the voltage corresponding to the maximum power point, and the voltage is tracked by using PI control. For the design of hybrid energy storage system controller, based on the traditional small signal model, A constant voltage and constant current compensation circuit for bidirectional DC-DC converter operating in different modes is designed by frequency domain compensation method. Then, a sliding mode variable structure MPPT controller is designed. The controller reduces the time to get to the sliding mode surface and realizes the constant switching frequency by using the relationship between the equivalent control and the duty cycle. The single loop sliding mode variable structure control method based on hysteresis mode is studied for battery charge / discharge current control, and a double loop sliding mode variable structure control method combined with PI is proposed for the bi-directional DC-DC converter connected with supercapacitor. In this method, the output of the outer loop PI control is used as the reference value of the internal loop sliding mode variable structure control method, in order to keep the DC bus voltage constant and prolong the life of the hybrid energy storage system. Finally, the proposed system is built in MATLAB/Simulink environment, and the simulation results show that the sliding mode variable structure control method has good performance in steady and dynamic performance, and it is suitable for photovoltaic energy storage system.
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM46

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本文编号：2278584