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微网系统控制及能量管理策略研究

作　者: 靳恒
导　师: 王卫
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 微网 光伏 蓄电池储能 逆变器并联 能量管理
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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引　用: 2次
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内容摘要


随着能源紧缺、环境污染、电力需求持续增长等问题的日益加剧,微网成为加强可再生能源利用和解决电网集中供电方式潜在问题的有效手段。将清洁、安全的光伏发电单元大量应用于微网具有重要的作用及意义,本文针对光伏发电与蓄电池储能相结合的微网系统展开研究,以实现利用清洁能源、缓解电网供电压力、提高负荷供电可靠性的目的。结合微网系统的结构及综合控制目标,设计了并网模式下光伏发电单元的控制策略,采用加入阴影判断环节的扰动观察法,实现光伏阵列正常光照及部分遮挡时的最大功率点跟踪。离网模式下常规的光伏阵列控制技术和蓄电池充放电方法已无法满足系统稳定运行要求,因此设计了适用于离网运行的光伏发电和蓄电池储能的控制策略,并采用具有中心控制器、底层接口逆变器主从控制与对等控制相结合的整体控制策略实现微网系统中接口逆变器的并联运行。在实现微网系统稳态运行的基础上,针对光伏发电单元与负荷之间的多种能量供需状态,提出了新颖的能量管理策略,调节蓄电池充放电电流,适当限制充放电次数并监控充放电状态,同时进行光伏发电单元直流母线电压微调节,维持光照或负荷变化时微网系统离网运行的能量供需平衡。针对并网离网模式切换时接口逆变器控制方式的变化,研究了模式切换的判断条件及切换过程的控制策略以实现两种模式之间的平滑过渡。在MATLAB/Simulink环境下建立了微网系统的仿真模型,对光伏阵列最大功率点跟踪、蓄电池充放电、接口逆变器Droop控制、微网系统并网、离网以及模式切换进行了仿真分析,仿真结果验证了控制及能量管理策略的正确性和有效性。搭建了实验平台,完成了光伏发电单元并网、离网运行模式的实验研究。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 课题背景及研究意义  10
  1.2 分布式发电  10-12
    1.2.1 分布式发电的发展现状  10-12
    1.2.2 分布式发电的优势及存在的问题  12
  1.3 微网的发展现状及优势  12-16
    1.3.1 微网结构及发展现状  13-16
    1.3.2 微网的特点  16
  1.4 本文主要研究内容  16-18
第2章 微网系统结构及参数设计  18-29
  2.1 微网系统的构成  18-20
    2.1.1 基于交流母线的系统结构  18-19
    2.1.2 光伏发电单元  19
    2.1.3 蓄电池储能单元  19-20
    2.1.4 本地负荷  20
    2.1.5 静态开关  20
    2.1.6 中心控制器  20
  2.2 微网系统的运行方式及综合控制目标  20-21
  2.3 拓扑结构  21-23
  2.4 参数设计  23-28
    2.4.1 光伏阵列型号选择  23-24
    2.4.2 蓄电池容量选择  24-25
    2.4.3 Boost 变换器电感及电容设计  25
    2.4.4 Buck/Boost 变换器电感及电容设计  25-27
    2.4.5 全桥逆变器滤波电感及电容设计  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第3章 微网系统并网运行控制策略  29-41
  3.1 光伏阵列最大功率点跟踪  29-35
    3.1.1 光伏阵列特性  29-32
    3.1.2 局部阴影条件下最大功率点跟踪控制  32-35
  3.2 逆变器控制  35-36
    3.2.1 逆变器控制类型  35-36
    3.2.2 电流型控制方法  36
  3.3 光伏发电单元并网控制策略  36-40
    3.3.1 控制目标及控制策略  36-39
    3.3.2 仿真及实验结果  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第4章 微网系统离网运行控制策略  41-56
  4.1 微网系统并联控制  41-43
  4.2 蓄电池储能单元离网控制策略  43-48
    4.2.1 蓄电池充电时储能单元控制方法  43-46
    4.2.2 蓄电池放电时储能单元控制方法  46-48
  4.3 光伏发电单元离网控制策略  48-55
    4.3.1 接口逆变器Droop 控制  48-52
    4.3.2 整体控制策略  52-55
  4.4 本章小结  55-56
第5章 微网系统能量管理策略  56-68
  5.1 离网能量管理  56-63
    5.1.1 能量管理的目标  56-57
    5.1.2 蓄电池充电时微网系统能量管理  57-59
    5.1.3 蓄电池放电时微网系统能量管理  59-63
  5.2 并网能量管理  63
  5.3 模式切换  63-67
    5.3.1 离网模式到并网模式的切换  63-64
    5.3.2 并网模式到离网模式的切换  64-65
    5.3.3 模式切换仿真结果  65-67
  5.4 本章小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-75
攻读硕士学位期间发表的学术论文  75-77
致谢  77

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 发电、发电厂 > 各种发电 > 太阳能发电
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