本文關(guān)鍵詞：風(fēng)光儲直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制研究

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【摘要】：在能源緊張和環(huán)境污染的雙重壓力下,基于可再生能源的并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)迅速得到發(fā)展,而光伏、風(fēng)電等分布式發(fā)電(Distributed Generation,DG)單元輸出功率具有隨機(jī)性和間歇性,直接并網(wǎng)會(huì)對電能質(zhì)量產(chǎn)生影響。為充分發(fā)揮DG的優(yōu)勢,具有單點(diǎn)接入、運(yùn)行模式靈活等特點(diǎn)的微電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生,其中直流微電網(wǎng)輸出直流形式的電能,無需考慮頻率和相位,控制結(jié)構(gòu)簡單,可以提高用電質(zhì)量、減少系統(tǒng)損耗,其發(fā)展優(yōu)勢明顯,相關(guān)研究具有一定理論意義和工程價(jià)值。本文首先根據(jù)光伏電池的數(shù)學(xué)模型,建立基于環(huán)境修正法具有通用性的仿真模型,仿真分析光照強(qiáng)度、溫度條件變化時(shí)光伏電池的輸出特性,接著在擾動(dòng)觀察法下,通過控制BOOST電路占空比實(shí)現(xiàn)PV系統(tǒng)的最大功率跟蹤,并建立其仿真模型,觀察追蹤效果。然后設(shè)計(jì)了光伏系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)器,使其在直流微電網(wǎng)中能按需實(shí)現(xiàn)功率輸出。其次,分析蓄電池的充放電原理及電路模型,介紹了雙向DC/DC充放電路相關(guān)理論,確定了本文所用蓄電池的充放電控制策略,即并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)處于待機(jī)狀態(tài),而孤島運(yùn)行時(shí)采用恒壓充(放)電控制。確保蓄電池在其SOC設(shè)定值范圍內(nèi),能根據(jù)直流微電網(wǎng)內(nèi)DG輸出功率和負(fù)載功率的關(guān)系,通過充放電按需實(shí)現(xiàn)功率的平衡,維持母線電壓的穩(wěn)定。接著建立蓄電池的放電仿真模型,通過接入負(fù)載驗(yàn)證蓄電池的放電能力。然后,根據(jù)風(fēng)力機(jī)、發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,建立其dq坐標(biāo)系下的解耦模型,仿真分析風(fēng)電機(jī)組輸出功率等特性。通過對槳距角、轉(zhuǎn)速和機(jī)側(cè)變流器的控制實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的最大追蹤,并根據(jù)直流微電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況,設(shè)計(jì)了風(fēng)電機(jī)組的降功率控制。接著建立PMSG仿真模型,分析不同風(fēng)速下的工作狀態(tài)。然后根據(jù)GCC的數(shù)學(xué)模型,采用基于d軸電網(wǎng)電壓定向矢量控制,通過坐標(biāo)變換,實(shí)現(xiàn)有功、無功的解耦獨(dú)立控制。建立基于雙PWM結(jié)構(gòu)的永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),完成并網(wǎng)運(yùn)行仿真。最后,建立風(fēng)光儲直流微電網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型,設(shè)計(jì)了基于母線電壓恢復(fù)的直流微電網(wǎng)能量管理和協(xié)調(diào)控制方法,詳細(xì)分析系統(tǒng)處于并網(wǎng)運(yùn)行、電網(wǎng)短時(shí)故障與GCC限流運(yùn)行及孤島運(yùn)行模式下的能量管理、切換條件和協(xié)調(diào)控制方法,并通過仿真驗(yàn)證所建模型的正確性及控制策略的可行性。
【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 儲能系統(tǒng) 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電 直流微電網(wǎng) 能量管理 切換條件 協(xié)調(diào)控制
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM61
【目錄】：

• 摘要6-7
• 英文摘要7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 課題背景及意義11-12
• 1.2 直流微電網(wǎng)特點(diǎn)12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 各國的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 相關(guān)理論及技術(shù)13-14
• 1.4 本文的主要工作14-16
• 第2章 光伏發(fā)電系統(tǒng)控制16-28
• 2.1 光伏電池建模與仿真16-20
• 2.1.1 光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型16-18
• 2.1.2 光伏電池建模18-19
• 2.1.3 仿真分析19-20
• 2.1.4 光伏陣列20
• 2.2 光伏系統(tǒng)MPPT控制20-25
• 2.2.1 MPPT控制原理20-21
• 2.2.2 BOOST升壓變換器21-22
• 2.2.3 MPPT控制算法22-23
• 2.2.4 建模與仿真分析23-25
• 2.3 光伏系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)控制25-27
• 2.3.1 光伏系統(tǒng)CVC控制25-26
• 2.3.2 仿真分析26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 儲能系統(tǒng)充放電控制28-36
• 3.1 儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和分類28-29
• 3.2 鉛酸蓄電池模型29-31
• 3.2.1 蓄電池充放電原理29-30
• 3.2.2 蓄電池等效電路模型30-31
• 3.3 蓄電池充放電路及控制策略31-34
• 3.3.1 雙向DC/DC充放電路31-32
• 3.3.2 蓄電池充放電控制策略32-34
• 3.4 蓄電池建模與仿真34-35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 第4章 永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組及并網(wǎng)逆變器控制36-50
• 4.1 永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組36-40
• 4.1.1 風(fēng)力機(jī)36-38
• 4.1.2 同步發(fā)電機(jī)38-40
• 4.2 風(fēng)電機(jī)組控制與仿真40-43
• 4.2.1 槳距角及轉(zhuǎn)速控制40-41
• 4.2.2 機(jī)側(cè)變流器控制41
• 4.2.3 風(fēng)電機(jī)組控制41-42
• 4.2.4 建模與仿真42-43
• 4.3 并網(wǎng)逆變器控制43-46
• 4.3.1 逆變器數(shù)學(xué)模型43-45
• 4.3.2 逆變器控制策略45-46
• 4.4 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制建模與仿真46-49
• 4.4.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)建模46-47
• 4.4.2 仿真結(jié)果分析47-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第5章 風(fēng)光儲直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制與仿真50-71
• 5.1 直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)50-51
• 5.2 系統(tǒng)能量管理與運(yùn)行模式51-53
• 5.2.1 系統(tǒng)能量管理分類51-52
• 5.2.2 系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)切換52-53
• 5.3 直流微電網(wǎng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制53-55
• 5.4 算例仿真研究55-70
• 5.4.1 并網(wǎng)運(yùn)行56-60
• 5.4.2 電網(wǎng)短時(shí)故障與GCC限流運(yùn)行60-63
• 5.4.3 孤島DG降功率運(yùn)行63-67
• 5.4.4 孤島減載運(yùn)行67-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 總結(jié)與展望71-73
• 致謝73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果78

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：641534