直流微电网储能系统控制方法仿真研究

发布时间：2020-08-06 12:37

【摘要】：由于全球现代化的建设,越来越多的不可再生能源正面临衰竭。随着化石能源的燃烧,环境污染问题也越发严重,河北、东北地区等地在寒冬季节出现大量雾霾现象。全球冰川融化,温室效应等问题已经严重预警,目前全球科研人员对新能源发电用电系统投入大量研究。新能源发电环保无污染,是解决能源衰竭的主要措施,与此同时在新能源微电网系统中,发电供电效率以及储能效率是目前主要研究的问题。储能系统在电力系统中主要作用是用电高峰作为备用能源使用,用电低谷时将剩余电能储存到蓄电池中避免电能浪费。众所周知,储能系统是整个微电网中最薄弱的环节,所以选取高效,合理的充放电技术是维持蓄电池使用寿命的关键因素之一。现如今科研人员对微电网技术的研究,主要是整体运行以及控制策略方面,以及对孤岛运行模式以及并网模式的运行方案进行设计。然而对系统内部包括光伏阵列,储能系统等环节的下层研究较少,只有对系统各个环节功能进行完善修改,才能将新能源技术应用的更加广泛。本文针对适用于直流微网中的储能系统输入输出特性进行分析,提出有效合理的运行方案,对双向DC/DC变换器这种直流传输控制器进行建模分析,提出合适的充放电控制方式。从蓄电池储能原理进行入手,对影响蓄电池SOC容量因素进行分析,对比传统蓄电池控制方式,结合SOC状态计算衰减系数,提出一种阶段性恒流控制充电模式,维持直流母线电压保持恒定的放电方式以及防止蓄电池自放电特性的终止充电控制方法。对于此方面的研究,对于提升储能系统蓄电池的充放电转换效率以及提升蓄电池使用寿命等方面具有十分重要的研究意义。最后在MATLAB/Simulink仿真环境下进行搭建模型,得到蓄电池SOC状态图、充放电电流示意图以及母线电压状态图等,符合储能系统整体控制方案的设想。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM727
【图文】：

图 1-2 在航天电源系统的应用Fig. 1-2 Application of space power system直流微电网中的应用微电网中太阳能光伏阵列获取太阳能，当微电网工作在升降压变换输送给负载，蓄电池通过 双向 DC/DC变换器；当微电网处于并网模式情况下，电能流经直流母线通维持动态平衡，太阳能阵列产生过剩能量时，通过 双向化学能作为备用电源。蓄电池组双向DC-DC变换器Boost变换器逆变器直流斩波电路

直流微电网储能系统仿真设计4 直流微电网储能系统仿真设计在上一章中介绍了储能系统两种工作状态下的控制方法，进行了数学建模分析，为了验证方案的可行性，本章采用 MATLAB/Simlulink 软件对储能系统进行仿真分析。MATLAB 是美国著名 MathWorks公司研发出的一种商业数学软件 ，含有开发算法、可视化数字分析、人机交互平台等现代化功能，满足各种办公学习需求。Simulink 是一种直观可视化的仿真系统，以输入输出框图为背景，满足各种不同系统建模以及仿真分析，无需大量的书写存入数据，其中包含大量电力元件库可以直接调用进行模块化建模以及仿真分析[51]。4.1 光伏电池仿真模型对于光伏系统主要的储能元件光伏电池而言，光伏电池仿真模型其输入输出特性主要受两个因素影响：温度控制光伏电池工作性能，光照强度控制输出量，因此运用仿真软件MATLAB/Simulink 软件搭建模型进行分析[52]，如图 4-1 所示，其中两个输入端分别模拟温度和光照强度，并联反向二极管代表光伏电池内部暗电流，其输出端代表光伏电池输出端电压。

图 4-2 光伏阵列增加加 Boost 电路后仿真图Fig. 4-2 Simulation diagram after adding Boost circuit to pv array本文选定储能系统直流母线电压希望维持在 360-380 V，由下图可以看出，光伏阵列经过 Boost 升压电路后输出电压基本满足直流母线电压需求。00.05 0.10.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.450.5400350300250200150150500图 4-3 Boost 电路输出电压波形图

【参考文献】

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本文编号：2782411