孤岛型直流微电网能量协调控制策略研究

发布时间：2020-07-15 12:37

【摘要】：随着电力行业的快速发展和可再生能源的大量使用,直流微电网的应用在缓解能源危机和实现电网多样化等方面所起到的效果愈加显著。本文以多微源/多储能的孤岛型直流微电网作为研究对象,深入研究了光伏发电单元、储能单元运行控制策略以及系统整体能量协调控制策略。分析了直流微电网的组成结构,建立了光伏发电系统、储能系统的数学模型,重点对光伏阵列的输出特性和蓄电池的充放电特性进行仿真分析,并深入研究了升压型Boost变换器和双向DC/DC变换器的工作原理。针对目前大多数光伏最大功率点跟踪(MPPT)算法存在控制复杂度高、计算量大等问题,本文提出了一种基于变步长电导增量法和伪MPP修正的MPPT算法。通过伪MPP跟踪和伪MPP修正两个阶段,可最大化的接近实际MPP,并显著提升了跟踪系统的暂态和稳态性能,该算法还加入外界环境突变检测环节,提高了算法的鲁棒性。通过与扰动观测法和电导增量法在不同参数下进行仿真对比,验证了所提算法的优越性。此外,考虑到极端情况下母线电压的稳定问题,设计了基于逐步逼近法的恒压控制,实现由MPPT控制到恒压控制的平滑切换,降低了设备成本。为解决传统下垂控制由于固定的下垂系数无法有效均衡各储能单元间的功率分配问题,本文设计了一种基于SOC的自适应下垂控制。该算法依据储能单元当前SOC情况实时调节下垂系数,在维持母线电压稳定的前提下,不同储能单元合理调整各自的输出功率,实现各储能单元SOC趋于一致,并在多种运行情况下进行了仿真验证。在上述各组成单元控制策略的基础上,以母线电压值为判断依据,设计了基于直流母线电压分层的能量协调控制策略。该策略分为四层控制并将系统划分为七种运行模态,不同控制层下各组成单元协调控制系统内能量分配,保证系统安全稳定运行。分别在各层控制下对系统不同运行模态进行仿真,结果表明系统可稳定运行于不同模态,且模态间的暂态切换过程十分平滑。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM73
【图文】：

电网中接入了大量的直流电源和直流负载，相较于其他类型电网在控制难度、系统稳定性、能量损耗等方面具有显著优势确，维持直流母线电压的平衡即可保证直流微电网的稳定，式电源间的协调控制[23]；（2）直流形式供电，直流微电网中网交流传输中频率、相位、无功补偿等因素，因而其控制结构量调度和功率协调，降低了系统的设计和开发难度[24]；（3）程，直流微网中直流性质的分布式电源和直流负载只需经器便可接入直流母线，大大减少了变换器的使用和能量转换提高能源的利用率；（4）直流微电网与大电网可以构成一个持对方的动态运行，直流微电网中的双向 AC/DC 变流器可以扰动与故障[25]，控制直流微电网的离并网模式切换，进而保靠性；（5）直流微电网无需考虑分布式电源的同步性[26]。虽然交流形式的电网仍处于主导地位，但直流微电网的发展越来越紧密，更加符合社会的发展需求，是目前可再生能源设的强力支撑，是未来电力网的发展方向。

主从控制和对等控制，若采用互联通信手法又可包含分层控制。用主从控制方法时,需要建立一个主控制器，通过通信线路控制以达到系统内部的功率平衡，主从控制对主控制器的可靠性和性具有很高的依赖性。分层控制一般可分为三层，第一层对应分布式电源自身的运行控制；第二层为运行管理层，负责维持行；第三层为经济运行和能量管理层，在保证系统运行稳定的统的统筹优化。文献[36-37]采用以中央控制器作为主控单元的由中央控制器管理系统的稳定运行与安全。文献[38]提出了一种第一层由各接口变换器对母线电压进行自动调节，第二层由中线电压信息对分布式电源及负荷进行整体控制，从而使系统处。文献[39-41]提出了三层控制结构的多代理系统作为直流微电系统采用分布式控制方式通过各代理单元间的通信实现微电网间的功率协调控制，但是该类系统控制结构比较复杂，一旦出故障或通信延时将会严重影响系统的可靠运行，从而降低了其可-2 所示为典型的直流微电网分层控制体系。

****(1 )(1 )ln( )(1 )(1 )ln( )1sc SCrefoc ocm mrefm mrefrefSI I TSU U T e SSI I TSU U T e ST T TSSSαλ βαλ β = + Δ = Δ + Δ = + Δ = Δ + Δ Δ = Δ = 大量相同型号的光伏电池组件按照一定的排列电压等级可以构造出不同规格的光伏阵列，假，每个支路中光伏组件的个数为M ，光伏阵列路电压为oc _allU ，短路电流为sc _allI ，如图 2-2 1IIPI1I

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本文编号：2756499