【摘要】：在含有光伏單元的直流微電網中,系統(tǒng)的功率是否平衡對微電網的電壓穩(wěn)定性產生影響,因此母線電壓是否波動被認為是衡量直流微電網系統(tǒng)功率平衡的唯一標識。目前,關于直流微電網的電壓穩(wěn)定性主要通過和大電網并聯(lián)的方式來解決系統(tǒng)功率不足,對直流微電網的孤島運行研究較少。因此,十分有必要對直流微電網孤島運行時的系統(tǒng)進行研究。搭建直流微電網的仿真平臺,對光伏發(fā)電單元、蓄電池單元、超級電容器單元和負載簡化建立其數(shù)學模型,并且對Boost模塊、Buck模塊和雙向DC/DC模塊基本原理和工作方式進行分析;基于MATALB/Simulink實驗仿真平臺建立直流微電網各單元模型,對其輸出特性進行研究;最后在該平臺上搭建直流微電網的仿真模型,為進一步分析直流微電網做好準備工作。以直流微電網母線電壓為研究對象,在直流微電網孤島運行時對傳統(tǒng)的直流微電網母線電壓控制方式進行改進。根據(jù)可再生單元輸出功率和負載功率變化對直流母線電壓波動影響的大小,為了維持直流母線電壓的穩(wěn)定,采用蓄電池超級電容器組合實現(xiàn)光伏儲能直流母線電壓分級調節(jié)的方法,根據(jù)不同的直流母線電壓對應的系統(tǒng)各模塊的不同運行狀態(tài),系統(tǒng)分為5種運行模式,針對此調節(jié)方式對直流微電網系統(tǒng)進行仿真實驗,驗證改進的光伏儲能直流母線電壓分級調節(jié)策略的有效性。在直流分布式系統(tǒng)中,單獨設計的子系統(tǒng)之間相互作用可能會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性產生影響。直流母線電壓分級控制的微電網是一個多點平衡系統(tǒng),不同的控制方式對應系統(tǒng)的穩(wěn)定性可能不同,對系統(tǒng)不同運行模式進行小信號建模分析其穩(wěn)定性。由于系統(tǒng)各單元在不同運行模式對應的閉環(huán)阻抗不同,求出各運行模式的等效微源輸出阻抗和等效負載輸入阻抗,利用阻抗比判據(jù)輔助Nyquist曲線分析直流微電網的不同運行模式的穩(wěn)定性。直流微電網在運行模式I-1存在諧振尖峰且穩(wěn)定裕度小,在負載回路中加入阻尼電路消除濾波參數(shù)和超級電容器單元的諧振尖峰,阻尼回路的參數(shù)由濾波參數(shù)確定。分析了不同阻尼參數(shù)改善小信號穩(wěn)定性的效果,通過仿真結果證明,只有取最優(yōu)參數(shù)時,阻尼回路改善小信號穩(wěn)定性的效果最為明顯,可以減小母線電壓的波動,有效改善直流微電網的電壓波動問題。
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM712
【圖文】：

圖1- 1直流微電網系統(tǒng)結構組成Fig.1-1 composition of DC microgrid system國內外研究現(xiàn)狀用電設備的增加，直流微電網已經引起人們的廣泛關注。交損消耗高、電網運行控制過程復雜，這使得用戶期望得到可良好的供電服務難以滿足。為解決以上問題，世界各國紛，立足于本國國情，每個國家對微電網的定義有所不同。隨電網適合集成可再生分布式電源，有利于對微電網中各分年來逐漸成為研究熱點。狀能源發(fā)展規(guī)劃中心 2007 年提出了以直流微電網為主要結構劃，主要開發(fā)清潔能源滿足一些小型住宅和辦公樓宇的電續(xù)建筑倡議發(fā)展為系統(tǒng)直流母線采用直流 380V 和直流 48能源建筑的小型微電網[7]。美國的艾默生公司致力于利用可

負載單元重要負載所需功率為 4kW，普通負載所需功率為 25kW。圖2-1 直流微電網孤島模式下結構示意圖Fig.2-1 Structural diagram in island mode of DC microgrid2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)建模2.1.1 光伏電池的數(shù)學建模光伏電池實際上就是一個大面積平面二極管，在太陽光照射下就可產生直流電流，PN 結光伏電池等效物理模型如圖 2-2 所示[46]。圖2-2 PV等效物理模型Fig.2-2 PV equivalent physical model設定圖 2-2 中所示的電壓、電流方向為正方向，采用基爾霍夫電流定律，得出光伏電

圖2-1 直流微電網孤島模式下結構示意圖Fig.2-1 Structural diagram in island mode of DC microgrid統(tǒng)建模學建模上就是一個大面積平面二極管，在太陽光照射下就可產物理模型如圖 2-2 所示[46]。

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