光储型直流微网孤岛模式下母线电压控制策略研究

发布时间：2020-05-23 17:40

【摘要】：随着全球经济的高速发展,能源危机、环境污染等问题愈加严重,以光伏为代表的新能源发电技术得到了广泛应用。由于受到光照强度和温度的影响,光伏发电输出的功率存在着一定的间歇性与波动性等问题,将会导致光储型直流微网母线电压的波动,情况严重时更可能会使整个微网系统崩溃。基于此,本文对光储型直流微网在孤岛模式下的运行状态进行了深入分析,研究了储能系统的下垂控制策略,以平抑直流母线电压波动和充分利用光伏侧能源为主要目的,重点对直流母线电压的控制进行了研究。具体来说,本文的研究内容如下:(1)分析了光储型直流微网的整体结构,其中包括光伏发电模块,蓄电池储能模块,负荷模块以及网侧变流器模块。(2)研究了光伏电池的工作原理和数学模型,在不同工况下对其输出特性进行了分析,同时为实现最大限度利用太阳能的目的,对最大功率点跟踪(MPPT)技术进行了研究。此外,研究了蓄电池储能模块中铅酸蓄电池的数学模型,并对其充放电特性进行了分析。(3)对光储型直流微网孤岛模式下母线电压的控制进行了研究,提出了基于母线电压信号(DC Bus Signaling,DBS)的分布式电源协调控制策略。在该控制策略下,光伏发电模块运行于MPPT模式,但当母线电压高于设定的上限值时,为保证系统内各负载的安全运行,光伏发电模块由MPPT模式转变为下垂恒压模式。(4)针对蓄电池储能模块采用传统下垂控制策略时所带来的母线电压降落问题,文中提出了一种基于母线电压补偿的改进下垂控制策略。(5)建立了光储型直流微网的小信号模型,利用并联阻抗法对光储型直流微网在稳态平衡时的小信号稳定性进行了深入分析,并对光储型直流微网参数对系统稳定性影响进行了理论分析,为光储型直流微网的稳定性设计提供了理论指导。最后,在MATLAB/Simulink环境下搭建了光储型直流微网仿真模型,通过改变光伏侧输入与负荷大小对所提母线电压控制策略进行了仿真验证;在此基础上,设计了以DSP28335作为主控芯片的光储型直流微网实验平台,并编写了相应的系统控制程序。仿真与实验结果基本一致,表明了所提控制策略的可行性与有效性。
【图文】：

网结构,能源短缺,可再生能源

第一章引言第一章引言1.1 课题研究背景与意义近些年来，随着世界经济的迅速发展，能源作为经济发展的核心，其需求量与日俱增，这不仅造成了全球范围内的能源危机，还造成了环境污染等问题。此外，由于煤炭、石油、天然气等不可再生能源的过度开发与消耗，造成了如温室效应、雾霾、水污染和全球变暖等不可逆的环境污染问题。因此，解决能源短缺问题亟不可待，大力发展和利用可再生能源是解决能源短缺问题的一种有效途径。目前，世界各国正致力于对各种可再生能源和分布式发电技术的研究。

网结构,美国

图 1-2 美国微电网结构图当配电网发生故障造成突然停电时，静态开关主动切断微电网与大电网的，使微电网切换到孤岛运行模式，由微电源来满足系统内部负荷的功率需求微电源所发出的功率无法满足系统负荷所需的功率时，一般采取切除二类和负荷，保证一类负荷的可靠供电；当故障排除后，微网内部电压的幅值、频及相位满足并网条件时，静态开关则会闭合，此时微电网进入并网运行模式统内部负荷由微电网与大电网共同供电。、欧盟微电网研究欧盟各国也正努力对微电网技术展开研究，在 2005 年，欧盟提出了“Smower Networks”计划[8]，提出微电网具有灵活性，可靠性，可接入性以及经用性等优点。其微电网示范工程主要包括：德国的 Demote、MVV 微电网，，利的 CESI 微电网，荷兰的 Continuon 微电网，西班牙的 Labein 微电网，丹 Bornholm 微电网，法国的 ARMINES 微电网等。目前，比较成熟的研究项：MICROGRIDS 和 MORE MICROGIDS 项目。典型的欧盟微电网结构图如图1-3所示。微电网系统控制采用分层控制方式
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM714.2

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