VSG用双向直流变换器能量分配与控制

发布时间：2020-06-07 07:38

【摘要】：随着石油、石化等传统不可再生能源的逐渐消耗,以及其对环境造成的负面影响逐年加重,风、光发电等分布式清洁能源近些年来发展迅速,微网系统以及分布式发电技术成为近些年来的研究热点。微网系统中,风、光发电通常存在波动性和间歇性较大等问题,为了使分布式发电的能量良好并网,对微网系统中直流变换器及其控制策略的研究具有重要意义。本文针对采用VSG控制策略的微网逆变器工作时交流侧对直流侧的影响,研究直流侧变换器的控制方法和储能单元能量分配策略,改善直流侧系统动态性能。首先,在采用VSG控制策略的微网逆变器的直流侧,选定Buck-Boost半桥型电路为直流变换器的拓扑,并对系统整体拓扑进行介绍和原理分析。根据变换器性能指标对双向直流变换器进行参数设计和功率元件的选型。其次,对微网逆变器所采用的VSG控制策略进行介绍,并分析VSG控制策略中关键参数对直流侧配置储能功率及容量的影响;进而对直流侧双向DC/DC直流变换器建立小信号模型,并设计主电路的单环控制器和双环控制器;通过改变控制器参数以改变直流变换器系统带宽,在系统处于不同带宽时对直流母线电压电流等参数进行分析,并在Matlab中进行仿真。接着,对超级电容和蓄电池混合储能的能量分配策略进行研究。先分析传统低通滤波式高低频功率分配策略,继而对超级电容引入功率补偿环节,对蓄电池引入功率限幅环节,提出改进的能量分配策略,并在Matlab仿真环境中进行仿真验证。最后,设计硬件电路,包括主功率电路、隔离电路、采样电路以及驱动电路等,搭建硬件实验平台并对文章中所提出的理论进行验证。
【图文】：

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图 1-1 储能方式连接图浙江大学的李武华、徐驰、禹红斌等人，，在直流微网系统的结构下，对超级电容和蓄电池混合储能系统设计了一种分频段响应的控制策略[21]。将直流母线功率动态波动进行了高、中、低频的划分，并分别建立高频滤波器、中频滤波器、低频滤波器来对功率进行分离；设计了储能直流变换器的控制方法，结合蓄电池

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（b）超级电容模块图 1-2 混合储能分频控制图文献[22]提出对超级电容和蓄电池混合储能设备应用改进型半桥电路拓扑，反馈电流控制的超级电容对蓄电池进行能量补偿时具有一定的滞后性，该文超级电容采用预测控制，并用 Matlab 进行了仿真验证。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM46

【参考文献】