本文關(guān)鍵詞：基于蓄電池與超級電容器的直流微網(wǎng)混合儲能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：摘要：近年來,太陽能等分布式發(fā)電(Distributed Generation, DG)技術(shù)受到越來越多的關(guān)注,由DG等組成的直流微電網(wǎng)成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。DG輸出功率及負(fù)荷消耗功率的隨機(jī)性,使孤立直流微電網(wǎng)存在天然的弱慣性�；旌蟽δ茏鳛橐环N可調(diào)度資源應(yīng)用于直流微電網(wǎng)系統(tǒng),能夠充分發(fā)揮超級電容功率密度大與蓄電池能量密度高的特點(diǎn),配以相應(yīng)的控制策略,可有效延長系統(tǒng)的壽命周期。本文依托北京市科技計(jì)劃項(xiàng)目“光伏并網(wǎng)用統(tǒng)一功率控制裝備及直流微網(wǎng)技術(shù)研究與示范應(yīng)用(D131104002013003)”和中央高校研究生創(chuàng)新資助項(xiàng)目“基于混合儲能及SiC器件的雙向多端口變流器研究(E15JB00140)”,對基于蓄電池和超級電容器的混合儲能系統(tǒng)(Hybrid Energy Storage System, HESS)進(jìn)行了理論研究、仿真分析和物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,主要工作包括以下幾個(gè)方面：首先,介紹了直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),該系統(tǒng)由DG、超級電容器模組、蓄電池模組、多端口DC/DC變換器(Multi-port DC/DC Converters, MPC)及負(fù)荷等組成。文中,對其總體結(jié)構(gòu)及工作原理作了詳細(xì)分析,并研究了各部分的控制方法。其次,針對單個(gè)DC/DC端口的啟動投入,會對整個(gè)混合儲能系統(tǒng)產(chǎn)生較大暫態(tài)擾動的問題,提出了該混合儲能系統(tǒng)的軟啟動控制策略。文中,通過電路等效和公式推導(dǎo),對松弛端口軟啟動電阻的優(yōu)化選擇和功率端口軟啟動初始占空比的設(shè)定進(jìn)行了詳細(xì)分析。然后,針對脈動負(fù)荷功率突變對直流母線電壓及蓄電池組正常運(yùn)行造成劇烈沖擊的問題,提出了一種基于移動平均濾波算法的自適應(yīng)能量控制策略(Adaptive Energy Control Strategy, AECS)。通過移動平均濾波算法將脈動負(fù)荷功率進(jìn)行濾波，由蓄電池組承擔(dān)平緩的功率變化,而由超級電容器補(bǔ)償瞬時(shí)的功率突變,從而優(yōu)化蓄電池充放電過程,延長其使用壽命；引入超級電容端電壓的變增益自適應(yīng)控制,將其端電壓穩(wěn)定在參考值附近；并對蓄電池組端口采用能量流均衡控制,使各蓄電池組荷電狀態(tài)(State of Charge, SOC)趨于一致。最后,開發(fā)了額定功率3.8kW,可接入3組蓄電池組、1組超級電容器組的混合儲能系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)和直流微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺,并對實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬件參數(shù)及軟件編程進(jìn)行了設(shè)計(jì),通過實(shí)驗(yàn)對上述軟啟動控制策略及自適應(yīng)能量控制策略進(jìn)行了驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：直流微電網(wǎng) 混合儲能系統(tǒng) 超級電容器 蓄電池 軟啟動 自適應(yīng)控制策略
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM912;TM53
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 引言12-20
• 1.1 課題研究背景與意義12-13
• 1.2 直流微電網(wǎng)技術(shù)概述13-15
• 1.2.1 直流微電網(wǎng)概念及其特點(diǎn)13-14
• 1.2.2 直流微電網(wǎng)發(fā)展及研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 儲能技術(shù)概述15-18
• 1.3.1 儲能技術(shù)分類15-17
• 1.3.2 混合儲能技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排18-20
• 2 帶混合儲能的直流微網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及基本控制策略20-32
• 2.1 直流微電網(wǎng)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及原理分析20-21
• 2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理21-25
• 2.2.1 建立光伏電池模型21-23
• 2.2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制23-25
• 2.3 混合儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理25-30
• 2.3.1 混合儲能系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及原理分析25-26
• 2.3.2 蓄電池模型及其PCS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與控制26-28
• 2.3.3 超級電容器模型及其PCS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與控制28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 3 混合儲能系統(tǒng)的軟啟動控制策略32-46
• 3.1 混合儲能系統(tǒng)仿真模型及工作模式切換控制32-35
• 3.1.1 混合儲能系統(tǒng)仿真模型32-34
• 3.1.2 混合儲能系統(tǒng)工作模式切換控制34-35
• 3.2 松弛端口軟啟動控制策略研究35-39
• 3.2.1 松弛端口軟啟動理論分析及啟動電阻的選擇35-38
• 3.2.2 松弛端口軟啟動控制策略38-39
• 3.3 功率端口軟啟動控制策略研究39-40
• 3.4 仿真驗(yàn)證40-44
• 3.4.1 工作模式切換控制策略仿真分析41
• 3.4.2 松弛端口軟啟動控制策略仿真分析41-42
• 3.4.3 功率端口軟啟動控制策略仿真分析42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 4 混合儲能系統(tǒng)的自適應(yīng)能量控制策略46-60
• 4.1 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)及工作原理46-48
• 4.2 自適應(yīng)能量控制策略研究48-53
• 4.2.1 移動平均濾波算法48-50
• 4.2.2 超級電容器端電壓自適應(yīng)控制50-52
• 4.2.3 蓄電池組能量流均衡控制52-53
• 4.3 仿真驗(yàn)證53-59
• 4.3.1 混合儲能系統(tǒng)移動平均濾波算法仿真分析53-56
• 4.3.2 超級電容器端電壓自適應(yīng)控制仿真分析56-58
• 4.3.3 蓄電池組能量流均衡控制仿真分析58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 5 混合儲能系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)60-76
• 5.1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)60-71
• 5.1.1 主電路參數(shù)設(shè)計(jì)60-67
• 5.1.2 控制電路設(shè)計(jì)67
• 5.1.3 驅(qū)動電路設(shè)計(jì)67-68
• 5.1.4 采樣電路設(shè)計(jì)68-71
• 5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)71-74
• 5.2.1 系統(tǒng)初始化程序設(shè)計(jì)71-72
• 5.2.2 系統(tǒng)主循環(huán)程序設(shè)計(jì)72-73
• 5.2.3 系統(tǒng)定時(shí)采樣中斷程序設(shè)計(jì)73
• 5.2.4 系統(tǒng)故障中斷程序設(shè)計(jì)73-74
• 5.2.5 系統(tǒng)按鍵中斷程序設(shè)計(jì)74
• 5.3 本章小結(jié)74-76
• 6 實(shí)驗(yàn)分析76-86
• 6.1 混合儲能系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺76-77
• 6.2 混合儲能系統(tǒng)軟啟動控制策略實(shí)驗(yàn)77-80
• 6.3 混合儲能系統(tǒng)自適應(yīng)能量控制策略實(shí)驗(yàn)80-84
• 6.4 本章小結(jié)84-86
• 7 結(jié)論86-88
• 7.1 總結(jié)86-87
• 7.2 工作展望87-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果92-96
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集96

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本文編號：411524