本文關(guān)鍵詞：雙層母線直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制策略研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：直流微電網(wǎng)相對于交流微電網(wǎng)而言,不存在交流系統(tǒng)中無功和頻率等問題,故其結(jié)構(gòu)更為簡單、控制更為方便,而且有利于光伏電池、儲(chǔ)能裝置以及直流負(fù)荷等直流性質(zhì)單元直接接入。鑒于直流微電網(wǎng)以上優(yōu)點(diǎn),直流形式的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)受到了國內(nèi)外研究人員越來越多的關(guān)注。目前國內(nèi)外關(guān)于直流微電網(wǎng)的研究大多集中于單母線的直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu),所有直流性質(zhì)的微電源或負(fù)荷都需要經(jīng)過直流變換器連接到直流母線,降低了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行效率。為了提高系統(tǒng)運(yùn)行效率,方便不同電壓等級(jí)的負(fù)荷直接接入直流微網(wǎng),減少變換器的使用,本文提出一種新型雙層母線直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu),并基于此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的協(xié)調(diào)控制策略,保證直流微電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。第一,主要分析了光伏發(fā)電模型及最大功率追蹤控制。依據(jù)光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型,在Matlab/Simulink中搭建光伏電池仿真模型,通過仿真得出其輸出特性曲線;由輸出特性曲線可以看出,光伏電池的P-U曲線呈現(xiàn)強(qiáng)烈的非線性。為了追蹤光伏電池的最大功率點(diǎn),文中介紹并分析了廣泛應(yīng)用的最大功率跟蹤(maximum power point tracking,MPPT)控制算法,選擇變步長電導(dǎo)增量法作為直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的MPPT控制策略,并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。第二,重點(diǎn)研究了系統(tǒng)的混合儲(chǔ)能單元。介紹了鋰電池和超級(jí)電容的工作原理、數(shù)學(xué)模型以及充放電特性;根據(jù)直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制要求,結(jié)合各儲(chǔ)能單元的充放電特性,選擇鋰電池和超級(jí)電容級(jí)聯(lián)的混合儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)作為系統(tǒng)的儲(chǔ)能單元;分析了儲(chǔ)能單元與直流母線間的雙向DC/DC變換器連接方式,對雙向DC/DC變換器的工作模式進(jìn)行了分區(qū),并據(jù)此設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制策略。第三,研究了雙層母線直流微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功率流向及控制策略。雙層母線直流微電網(wǎng)由兩電壓等級(jí)不同的直流微電網(wǎng)通過Buck/Boost雙向變換器連接構(gòu)成。將鋰電池超級(jí)電容組成混合儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用于直流子網(wǎng)中,并設(shè)計(jì)其協(xié)調(diào)控制策略,保證系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的同時(shí)延長了鋰電池的使用壽命。根據(jù)Buck/Boost雙向變換器的電壓-功率下垂特性,對高低壓兩側(cè)電壓進(jìn)行歸一化處理,提出適用于Buck/Boost雙向變換器的下垂控制,此控制策略可以根據(jù)兩直流子網(wǎng)電壓高低有效控制子網(wǎng)間的功率傳輸,實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功率平衡,提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。第四,設(shè)計(jì)并開發(fā)了含有光伏系統(tǒng)、混合儲(chǔ)能系統(tǒng)以及Buck/Boost雙向變換器的雙層母線直流微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。利用DSP TMS320F28335作為系統(tǒng)控制芯片,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制策略的有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的Buck/Boost雙向變換器下垂控制策略,可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)高低壓直流母線間的功率流動(dòng),從而保證雙層母線直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
【關(guān)鍵詞】：直流微電網(wǎng) 雙層直流母線 混合儲(chǔ)能 協(xié)調(diào)控制
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM46;TM732
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 選題的背景及意義10-11
• 1.2 微電網(wǎng)發(fā)展概況11-12
• 1.3 直流微電網(wǎng)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 直流微電網(wǎng)的概念及運(yùn)行特征12-13
• 1.3.2 直流微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)13-14
• 1.3.3 直流微電網(wǎng)的研究情況14-16
• 1.4 本文主要工作16-18
• 第二章 光伏模塊控制及仿真分析18-34
• 2.1 光伏電池模型及特性分析18-22
• 2.1.1 光伏電池模型18-19
• 2.1.2 光伏電池輸出特性19-22
• 2.2 最大功率追蹤控制策略22-27
• 2.2.1 光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤原理22-23
• 2.2.2 幾種常見MPPT方法比較23-27
• 2.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)模型27-29
• 2.3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)27
• 2.3.2 Boost電路模型27-28
• 2.3.3 Boost模型光伏MPPT特性分析28-29
• 2.4 光伏系統(tǒng)控制策略及仿真分析29-32
• 2.4.1 光伏系統(tǒng)控制策略29
• 2.4.2 光伏MPPT控制仿真分析29-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第三章 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)特性及控制策略34-44
• 3.1 鋰離子電池特性34-37
• 3.1.1 鋰離子電池工作原理34-36
• 3.1.2 鋰離子電池充放電特性36-37
• 3.2 超級(jí)電容特性37-39
• 3.2.1 超級(jí)電容工作原理37-38
• 3.2.2 超級(jí)電容等效電路38
• 3.2.3 超級(jí)電容與鋰電池的比較38-39
• 3.3 儲(chǔ)能單元充放電電路結(jié)構(gòu)及控制方法39-42
• 3.3.1 放電模式39-41
• 3.3.2 充電模式41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 第四章 雙層母線直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及控制策略44-58
• 4.1 雙層母線直流微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)44-45
• 4.2 光伏系統(tǒng)控制45-46
• 4.3 基于電壓下垂的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制46-50
• 4.3.1 電壓下垂穩(wěn)壓原理46-47
• 4.3.2 混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制47-50
• 4.4 雙層直流母線協(xié)調(diào)控制50-57
• 4.4.1 高壓側(cè)和低壓側(cè)的分層控制51-53
• 4.4.2 Buck/Boost雙向變換器控制53-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 基于DSP的直流微電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)與開發(fā)58-78
• 5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡介58-60
• 5.2 系統(tǒng)功率主電路設(shè)計(jì)60-65
• 5.2.1 主電路元器件選型60-63
• 5.2.2 開關(guān)管及其驅(qū)動(dòng)模塊選型63-65
• 5.3 采樣及調(diào)理電路設(shè)計(jì)65-66
• 5.3.1 電流采樣電路65-66
• 5.3.2 電壓采樣電路66
• 5.3.3 電壓電流調(diào)理電路66
• 5.4 軟件設(shè)計(jì)66-71
• 5.4.1 光伏Boost電路控制67-68
• 5.4.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)Buck/Boost雙向變換器控制68-70
• 5.4.3 高低壓直流母線間雙向變換器控制70-71
• 5.5 雙層母線直流微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析71-76
• 5.6 本章小結(jié)76-78
• 第六章 總結(jié)與展望78-80
• 6.1 總結(jié)78-79
• 6.2 展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-86
• 致謝86-87
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文87

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本文編號(hào)：291875