微网储能变流器研究与工程应用

发布时间：2017-09-15 04:13

  本文关键词：微网储能变流器研究与工程应用

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【摘要】：随着人们对能源需求的扩大和环境污染的日益严重,传统能源储量越来越少,于是各国都着手于对新型清洁能源的开发利用。光伏、风电能源等可再生能源成为关注的重点,以此类间歇性能源为基础的微网发电模式慢慢发展起来,既能够满足就近负载电力需求,也可对公共电网做一定的补充,降低了供电负载对公共电网的过分依赖,减少线路损耗,改善电能质量,提高系统稳定性和可靠性,保证电网的安全。而变流器作为微网储能系统中的重要环节,肩负着电网交流电与储能电池直流电之间的能量转换,在并网运行时控制公共耦合点的功率,以减少外部电网与微网之间的相互冲击。在微网运行时,协调储能系统内各部分的运行方式以保证整个微网系统内部可靠供电、配置均衡。变流器的发展和应用具有重大的理论和现实意义。本文所设计的是针对铅酸储能电池的变流器,具体通过硬件和软件两部分描述了它的设计思路和实现过程。采用基于三相电压型PWM整流电路的基本原理和双闭环控制方式,选用DSP控制器完成对IGBT半桥模块的驱动,调节变流器直流侧输出电压的高低来控制电池的充放电模式。选用CPLD器件完成保护、信号放大等辅助功能,通过RS232通信方式与上位机之间实时交互信息,执行控制命令并返回电路中实际数值。通过搭建一个包含了光伏发电系统、锌溴电池储能系统、铅酸电池储能系统、能量转换系统、自动化保护监控系统以及就地负载的微网实验平台,记录整个微网在并网运行、孤岛运行以及两种运行方式切换时的各组实验数据,来验证储能变流器在不同运行状态下的功能特性。实验表明,本文设计的100kW双向储能变流器性能稳定、控制可靠、功率因数与转换效率高,电磁干扰小、响应速度快,符合课题要求并得到了充分的论证。
【关键词】：储能变流器 PWM 直接电流控制 无缝并网 定功率
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题研究的背景和意义8-9
• 1.2 微网的国内外发展现状9-12
• 1.2.1 美国的微网研究9-10
• 1.2.2 欧洲的微网研究10-11
• 1.2.3 日本的微网研究11
• 1.2.4 我国的微网研究11-12
• 1.3 储能技术与储能变流器在微网中的研究及发展12-15
• 1.4 本文的主要研究内容与章节安排15-16
• 第二章 储能变流器的设计16-38
• 2.1 基本原理及拓扑图16-17
• 2.2 主电路回路设计17-26
• 2.2.1 基本原理17-23
• 2.2.2 元器件参数选择23-26
• 2.3 控制电路设计26-36
• 2.3.1 DSP控制器27-34
• 2.3.2 CPLD的程序设计34-35
• 2.3.3 基于RS232的上位机通信程序设计35-36
• 2.4 保护电路设计36-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 储能变流器的人机界面38-43
• 3.1 组态设计38-42
• 3.1.1 人机界面基本特性38
• 3.1.2 需满足的基本功能38-39
• 3.1.3 软件设计39-42
• 3.2 通信方式42
• 3.3 本章小结42-43
• 第四章 双向储能变流器在微网中的应用43-62
• 4.1 项目概况43-50
• 4.1.1 系统框架结构43-44
• 4.1.2 系统的运行方式与控制策略44-49
• 4.1.3 系统控制结构49-50
• 4.2 实验及结果分析50-61
• 4.2.1 阶梯实验(分时段运行模式)50-52
• 4.2.2 并网输出功率控制精度52-53
• 4.2.3 充、放电PCs功率转换效率测试53
• 4.2.4 PCS满功率放电测试53-54
• 4.2.5 并网运行时的各项性能54-57
• 4.2.6 启动微网57-58
• 4.2.7 离网运行时的各项性能58
• 4.2.8 无缝并网58-59
• 4.2.9 定功率运行(不带负载)59-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第五章 总结与展望62-63
• 5.1 总结62
• 5.2 展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-69

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本文编号：854235