本文關(guān)鍵詞：儲能變流器在可再生能源發(fā)電中的應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 可再生能源 儲能變流器 數(shù)學(xué)建模 控制策略 平抑功率波動

【摘要】：可再生能源的開發(fā)與利用代表著人類進入了一個能源新時代,逐步扭轉(zhuǎn)了以化石能源為主的傳統(tǒng)能源消費格局,可與此同時,由于可再生能源自身的隨機性與間歇性特點,制約了其在并網(wǎng)發(fā)電中的發(fā)展。儲能技術(shù)的提出,很好的彌補了可再生能源在并網(wǎng)發(fā)電中的缺陷,在可再生能源發(fā)電中發(fā)揮著不可替代的作用。將儲能介質(zhì)、儲能變流器和控制系統(tǒng)組成的儲能系統(tǒng)配置在電源側(cè),可以平滑可再生能源發(fā)電在不同時間尺度上的出力波動,使電網(wǎng)可調(diào)度性、可預(yù)測性以及經(jīng)濟性得到顯著提高。本文通過研究儲能技術(shù)在可再生能源發(fā)電中的應(yīng)用相關(guān)文獻,從兩方面展開研究工作：首先,針對儲能變流器的拓撲結(jié)構(gòu)和控制策略展開研究,重點論述了兩級式儲能變流器。前級雙向DC-DC變流器采用非隔離型半橋雙向拓撲結(jié)構(gòu),在分析了電路兩種不同工作模式的基礎(chǔ)上,根據(jù)電感和電容紋波的要求設(shè)計并驗證主電路參數(shù),對兩種工作模式下的電路分別建立小信號模型,設(shè)計電壓/電流閉環(huán)控制器以保證超級電容器的恒壓/恒流充電狀態(tài)。后級采用兩電平三相三線變流器結(jié)構(gòu),完成對其拓撲數(shù)學(xué)模型的建立,在此基礎(chǔ)上,進一步推導(dǎo)出電路在dq坐標系下單位功率因數(shù)條件下的閉環(huán)控制模型,結(jié)合三相同步鎖相環(huán)算法及三段逼近均分零矢量SVPWM算法設(shè)計電壓/電流閉環(huán)控制器,實現(xiàn)變流器單位功率因數(shù)控制,達到并網(wǎng)要求。然后,針對兩級式儲能變流器在光伏發(fā)電并網(wǎng)中的應(yīng)用展開研究。研究并推導(dǎo)了一種通用的光伏電池工程模型,可以模擬不同外界條件下光伏電池的輸入輸出特性。采用基于擾動觀察法原理的最大功率跟蹤算法以保證光伏模塊在并網(wǎng)時的輸出效率最大化。為解決光伏發(fā)電輸出功率波動問題,本文提出了基于PQ控制策略的鉛酸蓄電池和超級電容器的混合儲能系統(tǒng)平抑功率波動方案,該方案采用低通濾波算法估算儲能系統(tǒng)的能量補償,從而控制儲能系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的能量交換。最后,在Matlab/Simulink平臺下搭建了混合儲能系統(tǒng)在光伏電池發(fā)電并網(wǎng)背景下的模型,通過仿真驗證了所提方案的可行性及正確性。
【關(guān)鍵詞】：可再生能源 儲能變流器 數(shù)學(xué)建模 控制策略 平抑功率波動
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題研究背景與意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 可再生能源研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 儲能技術(shù)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.3 儲能變流器研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-16
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)16-17
• 第二章 非隔離型雙向DC-DC變流器設(shè)計17-35
• 2.1 非隔離型半橋雙向DC-DC穩(wěn)態(tài)工作分析17-21
• 2.1.1 工作于Buck變換器模式17-19
• 2.1.2 工作于Boost變換器模式19-21
• 2.2 主電路參數(shù)設(shè)計與驗證21-24
• 2.2.1 主電路參數(shù)設(shè)計21-22
• 2.2.2 開環(huán)仿真驗證22-24
• 2.3 電路小信號建模與控制器設(shè)計24-33
• 2.3.1 Buck變換器24-28
• 2.3.2 Boost變換器28-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 第三章 兩電平三相三線DC-AC變流器設(shè)計35-57
• 3.1 數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)35-41
• 3.1.1 電路基本方程推導(dǎo)35-36
• 3.1.2 αβ坐標系下模型推導(dǎo)36-38
• 3.1.3 dq坐標系下模型推導(dǎo)38-41
• 3.2 單位功率因數(shù)電流控制41-46
• 3.2.1 閉環(huán)控制模型推導(dǎo)41-43
• 3.2.2 主電路參數(shù)設(shè)計43-44
• 3.2.3 閉環(huán)控制器設(shè)計44-46
• 3.3 三相同步鎖相環(huán)(SRF-PLL)設(shè)計46-48
• 3.3.1 三相同步鎖相環(huán)(SRF-PLL)的基本原理46-47
• 3.3.2 閉環(huán)系統(tǒng)控制器設(shè)計47-48
• 3.3.3 Matlab/Simulink仿真驗證48
• 3.4 基于SVPWM方法的調(diào)制器設(shè)計48-55
• 3.4.1 SVPWM基本原理49-50
• 3.4.2 三段逼近均分零矢量SVPWM50
• 3.4.3 SVPWM方法的Matlab實現(xiàn)50-53
• 3.4.4 基于SVPWM方法的DC-AC變流器單位功率因數(shù)控制仿真53-55
• 3.5 本章小結(jié)55-57
• 第四章 儲能變流器在光伏發(fā)電平滑功率控制中的應(yīng)用57-73
• 4.1 光伏電池模型57-60
• 4.1.1 光伏電池的數(shù)學(xué)模型57-59
• 4.1.2 光伏電池仿真模型59-60
• 4.2 最大功率點跟蹤(MPPT)60-63
• 4.2.1 擾動觀察法MPPT原理61-62
• 4.2.2 P&O MPPT算法模型62
• 4.2.3 標況下仿真結(jié)果分析62-63
• 4.3 PQ控制策略63-65
• 4.4 儲能系統(tǒng)平抑光伏發(fā)電功率波動65-72
• 4.4.1 混合儲能系統(tǒng)特性66-70
• 4.4.2 混合儲能系統(tǒng)應(yīng)用70-72
• 4.5 本章小結(jié)72-73
• 第五章 總結(jié)與展望73-75
• 5.1 研究工作總結(jié)73
• 5.2 未來研究展望73-75
• 致謝75-77
• 參考文獻77-79

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