风光储直流微电网协调控制研究

发布时间：2017-08-08 19:05

  本文关键词：风光储直流微电网协调控制研究

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【摘要】：在能源紧张和环境污染的双重压力下,基于可再生能源的并网发电技术迅速得到发展,而光伏、风电等分布式发电(Distributed Generation,DG)单元输出功率具有随机性和间歇性,直接并网会对电能质量产生影响。为充分发挥DG的优势,具有单点接入、运行模式灵活等特点的微电网应运而生,其中直流微电网输出直流形式的电能,无需考虑频率和相位,控制结构简单,可以提高用电质量、减少系统损耗,其发展优势明显,相关研究具有一定理论意义和工程价值。本文首先根据光伏电池的数学模型,建立基于环境修正法具有通用性的仿真模型,仿真分析光照强度、温度条件变化时光伏电池的输出特性,接着在扰动观察法下,通过控制BOOST电路占空比实现PV系统的最大功率跟踪,并建立其仿真模型,观察追踪效果。然后设计了光伏系统的功率调节器,使其在直流微电网中能按需实现功率输出。其次,分析蓄电池的充放电原理及电路模型,介绍了双向DC/DC充放电路相关理论,确定了本文所用蓄电池的充放电控制策略,即并网运行时处于待机状态,而孤岛运行时采用恒压充(放)电控制。确保蓄电池在其SOC设定值范围内,能根据直流微电网内DG输出功率和负载功率的关系,通过充放电按需实现功率的平衡,维持母线电压的稳定。接着建立蓄电池的放电仿真模型,通过接入负载验证蓄电池的放电能力。然后,根据风力机、发电机的数学模型,建立其dq坐标系下的解耦模型,仿真分析风电机组输出功率等特性。通过对桨距角、转速和机侧变流器的控制实现风能的最大追踪,并根据直流微电网的实际运行情况,设计了风电机组的降功率控制。接着建立PMSG仿真模型,分析不同风速下的工作状态。然后根据GCC的数学模型,采用基于d轴电网电压定向矢量控制,通过坐标变换,实现有功、无功的解耦独立控制。建立基于双PWM结构的永磁直驱风力发电系统,完成并网运行仿真。最后,建立风光储直流微电网系统仿真模型,设计了基于母线电压恢复的直流微电网能量管理和协调控制方法,详细分析系统处于并网运行、电网短时故障与GCC限流运行及孤岛运行模式下的能量管理、切换条件和协调控制方法,并通过仿真验证所建模型的正确性及控制策略的可行性。
【关键词】：光伏发电 储能系统 永磁直驱风力发电 直流微电网 能量管理 切换条件 协调控制
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM61
【目录】：

• 摘要6-7
• 英文摘要7-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 课题背景及意义11-12
• 1.2 直流微电网特点12
• 1.3 国内外研究现状12-14
• 1.3.1 各国的研究现状12-13
• 1.3.2 相关理论及技术13-14
• 1.4 本文的主要工作14-16
• 第2章 光伏发电系统控制16-28
• 2.1 光伏电池建模与仿真16-20
• 2.1.1 光伏电池数学模型16-18
• 2.1.2 光伏电池建模18-19
• 2.1.3 仿真分析19-20
• 2.1.4 光伏阵列20
• 2.2 光伏系统MPPT控制20-25
• 2.2.1 MPPT控制原理20-21
• 2.2.2 BOOST升压变换器21-22
• 2.2.3 MPPT控制算法22-23
• 2.2.4 建模与仿真分析23-25
• 2.3 光伏系统功率调节控制25-27
• 2.3.1 光伏系统CVC控制25-26
• 2.3.2 仿真分析26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 储能系统充放电控制28-36
• 3.1 储能系统的结构和分类28-29
• 3.2 铅酸蓄电池模型29-31
• 3.2.1 蓄电池充放电原理29-30
• 3.2.2 蓄电池等效电路模型30-31
• 3.3 蓄电池充放电路及控制策略31-34
• 3.3.1 双向DC/DC充放电路31-32
• 3.3.2 蓄电池充放电控制策略32-34
• 3.4 蓄电池建模与仿真34-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 永磁直驱风电机组及并网逆变器控制36-50
• 4.1 永磁直驱风电机组36-40
• 4.1.1 风力机36-38
• 4.1.2 同步发电机38-40
• 4.2 风电机组控制与仿真40-43
• 4.2.1 桨距角及转速控制40-41
• 4.2.2 机侧变流器控制41
• 4.2.3 风电机组控制41-42
• 4.2.4 建模与仿真42-43
• 4.3 并网逆变器控制43-46
• 4.3.1 逆变器数学模型43-45
• 4.3.2 逆变器控制策略45-46
• 4.4 风力发电系统控制建模与仿真46-49
• 4.4.1 风力发电系统建模46-47
• 4.4.2 仿真结果分析47-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第5章 风光储直流微电网协调控制与仿真50-71
• 5.1 直流微电网结构50-51
• 5.2 系统能量管理与运行模式51-53
• 5.2.1 系统能量管理分类51-52
• 5.2.2 系统运行状态切换52-53
• 5.3 直流微电网系统协调控制53-55
• 5.4 算例仿真研究55-70
• 5.4.1 并网运行56-60
• 5.4.2 电网短时故障与GCC限流运行60-63
• 5.4.3 孤岛DG降功率运行63-67
• 5.4.4 孤岛减载运行67-70
• 5.5 本章小结70-71
• 总结与展望71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 李鹏;张玲;王伟;杨希磊;赵义术;;微网技术应用与分析[J];电力系统自动化;2009年20期

2 陶琼;吴在军;程军照;凡勇;;含光伏阵列及燃料电池的微网建模与仿真[J];电力系统自动化;2010年01期

3 杨晨;谢少军;毛玲;秦岭;;基于双管Buck-Boost变换器的直流微电网光伏接口控制分析[J];电力系统自动化;2012年13期

4 马建荣,王菊芬;光伏发电系统蓄电池SOC预测技术研究[J];电源技术;2005年04期

5 倪瑞雪;郑大鹏;许峰;崔博;;光伏阵列输出特性的仿真研究[J];电力电子技术;2013年03期

6 刘晓豪;苗虹;曾成碧;;基于孤岛模式直流微电网稳定性控制策略[J];可再生能源;2013年05期

7 张学;裴玮;邓卫;屈慧;沈子奇;赵振兴;;多源/多负荷直流微电网的能量管理和协调控制方法[J];中国电机工程学报;2014年31期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 罗光毅;蓄电池智能管理系统[D];浙江大学;2003年

2 肖磊;直驱型永磁风力发电系统低电压穿越技术研究[D];湖南大学;2009年

3 侯磊;光伏电站接入孤立电网的优化运行与稳定性研究[D];华北电力大学;2013年

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本文编号：641534