基于FREEDM结构的能源微网控制系统的研究

发布时间：2017-12-05 22:20

  本文关键词：基于FREEDM结构的能源微网控制系统的研究

  更多相关文章： 能源互联网 FREEDM 能源微网 固态变压器 分布式能源

【摘要】：由于化石燃料的枯竭和全球气候变暖,人类的发展受到了限制。为了解决这一问题,中外科学家一方面寻找可以持续利用、清洁无污染的可再生资源用来发电；另一方面,各国科研工作者思考如何依靠控制技术、通信技术、储能技术及电力电子技术等技术来有效地协调与利用间歇性能源。加快能源互联网的构建,突破技术瓶颈可以有效的将各种新型能源结合起来为人类利用。能源互联网是一项关乎国计民生和人类生存与发展的大事。由于能源互联网是一个庞大而又符合长远发展的计划,本文仅对其中的一个微网进行研究,构造能源微网的模型。本文以FERRDM系统为基础,将计算机网络作为类比构建基于FREEDM结构的能源微网控制系统。首先,本文介绍了FREEDM系统的组成、技术特色、固态变压器的原理、智能能量管理系统、当今几种重要的分布式可再生能源的分类和原理、各种分布式储能装置和基于大规模可再生能源的FREEDM系统设想,并与计算机网络的发展进行了类比。并且构建了以光伏阵列、风力发电系统和储能元件作为分布式电源的FREEDM系统下的能源微网的拓扑结构。FREEDM系统主要包括固态变压器、智能能量管理、分布式可再生能源、分布式储能装置和负荷等。本文采用的固态变压器是FREEEDM系统的核心部分,主要包含AC/DC单相整流模块、隔离型DC/DC直流变换器模块和DC/AC三相逆变模块,本文对其进行建模,并确定了每个模块的控制策略。本文还研究了光伏电池、风力发电系统和储能装置的原理,并建立了它们的等效模型。其次,本文研究了能源微网的两种运行模式：并网运行和孤岛运行；两种单个微电源的控制方法：PQ控制和V/f控制；两种能源微网的控制策略：主从控制和对等控制。并根据实际模型和需求选取适合本设计的控制策略。最后,本文搭建了固态变压器的仿真模型,并对其AC/DC单相整流模块、隔离型DC/DC直流变换器模块和DC/AC三相逆变模块进行了仿真分析；搭建了光伏电池的仿真模型并对其伏安特性进行了分析；以光伏电池为例,进行了单相光伏并网的仿真,并获取了光伏输出电压曲线、升压后的直流电压曲线和最大功率曲线；建立了基于FREEDM系统的新能源并网的仿真模型,获取了高压直流母线电压、变压器一次侧电压、变压器二次侧电压、低压直流母线电压和逆变电流的波形；根据FREEDM系统的拓扑结构,建立了风光储能源微网的仿真模型,并对孤岛运行方式和并网运行方式下的模型进行了仿真。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM76;TM46

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本文编号：1256396