【摘要】：隨著分布式能源發(fā)電及與其匹配的儲能裝置的廣泛應(yīng)用,電動(dòng)汽車等新型負(fù)荷的接入,電力市場化改革的推進(jìn),供電形式和能量流動(dòng)方向的多樣化發(fā)展,傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備已很難滿足電能控制的多樣性和復(fù)雜性的要求。為了解決這一問題,能源互聯(lián)網(wǎng)的概念應(yīng)運(yùn)而生。能量路由器作為能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備,具有重要的研究價(jià)值。本文對多種類能源接入、能量多向流動(dòng)的情況下,多端口能量路由器如何實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制、系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行了深入研究。本文針對多種類能源接入和功率分配的需求,對多端口能量路由器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了選擇,結(jié)合系統(tǒng)內(nèi)能量傳輸特性,對光伏、蓄電池、電網(wǎng)接口變換器的電路參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。圍繞直流母線穩(wěn)壓、最大功率跟蹤、多目標(biāo)交流并網(wǎng)等控制目標(biāo),對各功能單元接入能源的特性及各對應(yīng)變換器的控制方法進(jìn)行了深入研究。通過對光伏電池的研究,設(shè)計(jì)了光伏發(fā)電單元實(shí)現(xiàn)基于光伏特性的最大功率點(diǎn)跟蹤、母線電壓控制的控制方法;通過對蓄電池模型和常用充放電方式的研究,設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)儲能單元充放電控制及直流母線穩(wěn)壓的多目標(biāo)控制方法;通過對交直流變換單元工作方式的分析,設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)雙向DC/AC變換器的直流穩(wěn)壓與功率可控的多目標(biāo)控制方法。仿真結(jié)果表明,本文所選擇的各變換器控制方法能有效地完成預(yù)設(shè)的控制目標(biāo),穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)性能良好。針對傳統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法的不足,提出了一種主從控制和分層控制結(jié)合的協(xié)調(diào)控制方法:將系統(tǒng)劃分為底層控制層和中央管理層,底層控制層負(fù)責(zé)控制各變換器,控制方法由中央管理層確定;中央管理層匯總系統(tǒng)信息進(jìn)行模態(tài)判斷,僅在需要切換時(shí)向底層下發(fā)控制指令;各工作模態(tài)下變換器間協(xié)調(diào)配合,其中一個(gè)變換器控制母線。利用軟件對典型工作模態(tài)進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn),結(jié)果表明,該協(xié)調(diào)控制方法可以實(shí)現(xiàn)多端口能量的靈活流動(dòng)和系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,具有可行性。設(shè)計(jì)、搭建適合本課題的硬件平臺,在該平臺上進(jìn)行了本課題所提出的變換器級控制方法實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)級協(xié)調(diào)控制方法在典型工作模態(tài)下的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了其有效性。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文4.3 典型工作模態(tài)協(xié)調(diào)控制方法仿真算例為了驗(yàn)證本文所提出的協(xié)調(diào)控制方法的可行性，本節(jié)在 Matlab/Simulink中搭建了由兩路光伏單元、一路儲能單元和一路雙向 DC/AC 變換單元組成的多端口能量路由器仿真模型。對多端口能量路由器的典型工作模態(tài)及典型模態(tài)間切換進(jìn)行了仿真并分析其仿真結(jié)果，重點(diǎn)分析研究典型工作模態(tài)下，因光照條件變化引起光伏單元輸出功率波動(dòng)或控母線光伏單元特性變化、受調(diào)度功率變化等情況發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)情況。多端口能量路由器仿真框圖如圖 4-4 所示。

）接 720V 電壓源和 10kW 負(fù)載；開關(guān)頻率 fpv=20kHz，電感 L=3m=120μF。光照強(qiáng)度從 1000W/m2突降至 600W/m2。pvi(5A/div)pvu(100V/div)pvp(5kW/div)Time scale：20ms/div圖 5-3 MPPT 模式下光照強(qiáng)度突變波形圖圖 5-3 為 MPPT 模式下光照強(qiáng)度突變實(shí)驗(yàn)波形。從實(shí)驗(yàn)波形來看，光，光伏單元能迅速追蹤到新的 MPP，該控制方法穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)特性良達(dá)到 MPP 時(shí)可程控直流電源工作情況如圖 5-4 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM46

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本文編號：2597321