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风光互补发电系统能量管理和控制研究

作　者: 李光明
导　师: 陈渊睿
学　校: 华南理工大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 风光互补发电系统 能量管理 模糊控制 PLC Modbus
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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引　用: 1次
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内容摘要


由于环境和资源问题以及风能太阳能利用的成本的降低和技术的成熟,风力太阳能互补发电系统的研究和应用得到越来越广泛的关注。由于太阳能、风能和负载功率的随机性变化,如何对可并网运行的中小型风光互补发电系统能量进行管理和控制,实现对各供电设备实施有效管理,满足负载的需求,并不对电网运行造成影响,是风光互补发电系统的应用所要解决的难题之一。本文正是在此背景下,对风光互补发电系统的能量管理和控制进行了较深入的研究,在不涉及其他上位机的情况下,采用PLC对风光互补发电系统的能量管理和控制进行硬件和软件系统设计,采用模糊控制技术对系统运行进行了理论和仿真研究,论文主要研究内容包括:1、分析了风光互补系统的结构和特点,对系统独立运行和并网运行时系统能量供需平衡问题、蓄电池充放电管理和市电负载控制进行了分析,设定了系统运行的六种状态。详细介绍了在相应运行状态下,各子系统的工作情况。2、采用模糊控制算法,以系统的蓄电池剩余容量和系统发电功率和负荷功率之差为输入条件,系统运行状态为输出条件,对系统的能量管理和控制进行模糊控制。离线计算了控制表格,并用Simulink仿真验证了算法的正确性。3、设计了基于PLC的硬件和软件系统。在硬件上设计了一个配电柜,集中对系统进行测量和监控。介绍了配电柜以PLC为控制器,采用Modbus协议接入通信网络中,实现与互补系统中的其他子系统协调合作;同时编写了采用模糊控制技术的PLC程序,在没有其他上位机参与的情况,可以根据负载的变化,有效地进行能量分配管理控制以及实现其他监控功能。仿真和系统运行证明,本文提出的采用模糊控制理论的可并网的风光互补发电系统的能量管理和控制的研究思路、硬件设计及软件设计方案是可行的。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 国内风光互补系统发展现状  11-12
  1.3 国内外风光互补系统能量管理研究现状  12-13
  1.4 课题研究的意义和内容  13-15
第二章 基于多Agent 和模糊控制的风光互补系统  15-28
  2.1 风光互补系统的构成  15-17
  2.2 多Agent 在风光互补系统中的应用  17-19
    2.2.1 多Agent 特性和结构  17-18
    2.2.2 基于多Agent 的风光互补系统  18-19
  2.3 模糊控制理论  19-27
    2.3.1 模糊集合与隶属度函数  21-23
    2.3.2 语言变量  23-24
    2.3.3 模糊化运算  24-25
    2.3.4 知识库  25-26
    2.3.5 模糊推理和清晰化  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章 风光互补系统能量管理系统  28-43
  3.1 风光互补系统能量管理内容  28-33
    3.1.1 能量供需平衡检测  29-30
    3.1.2 蓄电池充放电管理  30-32
    3.1.3 市电和负载控制  32-33
  3.2 风光互补系统能量管理算法  33-42
    3.2.1 风光互补系统运行状态  33-35
    3.2.2 能量管理的模糊控制算法  35-40
    3.2.3 模糊算法仿真  40-42
  3.3 本章小结  42-43
第四章 基于PLC 的能量管理系统硬件设计  43-62
  4.1 系统硬件设计  43-50
    4.1.1 PLC 的选型和配置  44
    4.1.2 信息采集单元的设计  44-46
    4.1.3 执行机构的电气设计  46-47
    4.1.4 显示终端的设计  47-48
    4.1.5 并网控制器设计  48-50
  4.2 系统通信的实现  50-60
    4.2.1 Modbus 协议  51-56
    4.2.2 内部通信的实现  56-58
    4.2.3 外部通信的实现  58-60
  4.3 本章小结  60-62
第五章 基于PLC 的能量管理系统软件设计  62-70
  5.1 PLC 程序设计  62-65
    5.1.1 PLC 通信程序设计  63-64
    5.1.2 PLC 控制程序  64-65
  5.2 触摸屏程序设计  65-66
  5.3 并网控制器程序设计  66-68
    5.3.1 并网条件判断算法  66
    5.3.2 并网控制器通讯程序  66-68
  5.4 系统运行  68-69
  5.5 本章小结  69-70
结论和展望  70-72
参考文献  72-76
附录  76-80
攻读硕士学位期间取得的研究成果  80-81
致谢  81

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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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