微电网运行仿真技术及控制策略研究

发布时间：2017-04-07 19:03

  本文关键词：微电网运行仿真技术及控制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：人类的生产生活离不开能源,然而传统的化石能源最终会走向枯竭。开发新的能源、加强对可再生能源的利用,是解决目前能源短缺的必然选择。分布式电源以其灵活、经济与环保等特点受到国际社会的广泛关注。但是,分布式电源输出的间歇性和不稳定性是制约其大规模接入大电网的主要因素。微电网概念的提出就是为了解决分布式电源的“不可控”,提高可再生能源的利用率。一方面,由于微电网自身具有能效管理系统,能维持其内部能量平衡,可以将其看作一个小型电力系统；另一方面,微电网也可以充当一个“虚拟”的电源或负荷,对大电网起到削峰填谷的作用。基于对微电网发展与研究的需求,本文从微电网建模、仿真及控制策略等方面进行研究分析,为微电网实际应用提供理论支撑。本文具体研究如下：首先,根据工程需求搭建光伏电池数学模型,利用仿真软件建立光伏电池仿真模型及MPPT模型,以此分析温度和光照强度对光伏电池输出特性的影响。设计蓄电池储能系统并搭建仿真模型,通过仿真研究蓄电池充放电特性。然后,分析研究主从控制、对等控制以及分层控制的结构及原理。同时对不同控制模式下微电源并网逆变器控制方式(PQ控制、V/f控制)进行重点分析及理论推导。建立PQ、V/f控制器仿真模型,并分别进行仿真研究。通过仿真验证控制器模型的可靠性及有效性。最后,设计了微电网负荷平衡优化控制策略,包括并网运行负荷平衡优化控制策略、孤网运行负荷平衡优化控制策略、并网转孤网负荷平衡优化控制策略和孤网转并网负荷平衡优化控制策略。搭建含光伏和储能的微电网仿真模型,分别对并网运行下投切负荷和增减光伏输出、孤网运行下投切负荷和增减光伏输出及两者之间模式切换进行仿真研究。
【关键词】：微电网 PQ控制 V/f控制 负荷平衡 优化控制策略
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM732
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 微电网研究的背景及意义11-12
• 1.2 微电网国内外的发展状况12-15
• 1.2.1 国外微电网发展状况12-14
• 1.2.2 我国微电网研究状况14-15
• 1.3 微电网系统概述15-17
• 1.3.1 微电网的运行及管理15
• 1.3.2 微电网的控制15-17
• 1.3.3 微电网的保护17
• 1.3.4 微电网的经济性17
• 1.4 本文主要工作17-19
• 第2章 光伏电池数学模型及仿真研究19-35
• 2.1 光伏电池工作原理19-20
• 2.2 光伏电池的工程数学模型及仿真分析20-25
• 2.2.1 光伏电池的工程数学模型20-23
• 2.2.2 光伏电池建模仿真23-25
• 2.3 Boost斩波电路控制原理25-27
• 2.4 最大功率跟踪原理及仿真分析27-34
• 2.4.1 最大功率跟踪控制方法27-30
• 2.4.2 光伏电池最大功率跟踪仿真分析30-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 基于双向变换器的储能控制方法研究35-47
• 3.1 储能技术概述35-38
• 3.1.1 几种常见的储能技术及特点35-36
• 3.1.2 储能在微电网中的主要作用分析36-38
• 3.2 蓄电池基本概念及特性38-40
• 3.2.1 蓄电池主要参数38-39
• 3.2.2 蓄电池充放电特性39-40
• 3.3 蓄电池等效电路数学模型40-42
• 3.4 蓄电池储能控制系统设计及控制方法42-45
• 3.4.1 双向变换器设计42
• 3.4.2 双向变换器控制方法42-43
• 3.4.3 储能系统仿真分析43-45
• 3.5 本章小结45-47
• 第4章 微电源控制器设计47-67
• 4.1 微电网控制模式47-50
• 4.1.1 主从控制模式47-48
• 4.1.2 对等控制模式48-49
• 4.1.3 分层控制模式49-50
• 4.2 并网逆变器拓扑结构及数学模型建立50-54
• 4.2.1 并网逆变器分类及拓扑结构50-51
• 4.2.2 逆变器工作原理及数学模型51-54
• 4.3 基于PI的PQ参数选取及仿真分析54-59
• 4.3.1 PQ控制器的设计54-56
• 4.3.2 电流环PI参数选取56-57
• 4.3.3 PQ算例仿真分析57-59
• 4.4 基于PI的V/f参数选取及仿真分析59-65
• 4.4.1 V/f控制器设计60-61
• 4.4.2 V/f控制器参数选取61-64
• 4.4.3 V/f并网仿真分析64-65
• 4.5 本章小结65-67
• 第5章 微电网负荷平衡优化控制研究67-81
• 5.1 微电网负荷平衡优化控制策略67-73
• 5.1.1 并网运行负荷平衡优化控制策略68-69
• 5.1.2 孤网运行负荷平衡优化控制策略69-71
• 5.1.3 并网转孤网负荷平衡优化控制策略71-72
• 5.1.4 孤网转并网负荷平衡优化控制策略72-73
• 5.2 微电网运行仿真分析73-80
• 5.2.1 微电网仿真研究内容及原则73-75
• 5.2.2 微电网并网仿真分析75-77
• 5.2.3 微电网孤网运行仿真77-79
• 5.2.4 微电网模式切换仿真79-80
• 5.3 本章小结80-81
• 第6章 结论与展望81-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-89
• 攻读硕士学位期间所做的工作89

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本文编号：291095