光伏微网直流母线电压控制的仿真研究

【摘要】：随着能源消耗的急剧增长，环境污染的日益严重，分布式发电技术的飞速发展，将微电源、储能系统、负载和控制装置组合起来，以微网的形式最大效率发挥其能量利用。微电网协调主电网和分布式发电之间的矛盾，改变了传统电网的单一供电模式，提高了电网的供电效率。本文针对光伏发电与蓄电池储能系统相结合的光伏微网，对直流母线电压控制进行了研究，实现系统能量最大利用，缓解电网供电压力、提高微网供电可靠性，达到逆变器输入电压稳定的目的。 首先，在基于微网系统结构和综合控制策略下，本文构建了以光伏发电最大功率跟踪和并网逆变器为基础，以蓄电池为储能系统的光伏微网，提出了并网模式下无通讯模式直流母线电压控制策略，通过光伏阵列和蓄电池共同作用稳定直流母线电压。针对本文提出的控制策略进行了理论分析和仿真研究，得出可行性分析结果。 其次，根据系统结构建立了光伏电池的工程数学模型，采用扰动观察法对光伏阵列进行最大功率点跟踪，通过双向DC/DC变换器对蓄电池进行充放电实现功率平抑功能，采用的电压源逆变器通过电流前馈解耦的空间矢量PWM方法，对输出电流的d轴和q轴分量进行解耦控制。根据系统的主电路，建立了各部分的仿真模型和母线电压控制仿真模型。 第三，提出了利用直流母线电压变化作为判断依据的微网母线电压控制策略，通过监控系统能量流动和电压变化情况，实现各环节控制器在无通讯模式下的协调控制。蓄电池储能系统实现了对光伏阵列的输出功率削峰填谷的功率平抑功能，电压源逆变器的电流输出控制通过双闭环控制实现，电压外环控制直流母线电压，电流内环调节逆变器的输出电流，达到直流母线电压稳定的目的。 第四，为了保证系统具有高效率和可靠稳定性，必须使得光伏阵列和蓄电池协同工作，对系统的能量流向进行了管理。在Matlab/Simulink环境下对光伏阵列MPPT、蓄电池储能系统的功率平抑、逆变器SVPWM控制进行了仿真分析，仿真结果验证了其控制策略和能量管理的准确性。 【关键词】：光伏微网 直流母线电压 无通讯模式 功率平抑 Matlab仿真
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM743;TM761
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 引言9
• 1.2 微网的研究现状9-13
• 1.2.1 微网的概念9-11
• 1.2.2 微电网发展现状和趋势11-13
• 1.3 太阳能发电的发展13-14
• 1.4 微电源的种类14-15
• 1.5 本文的选题意义和主要研究内容15-17
• 第2章 光伏微网直流母线电压控制策略研究17-28
• 2.1 光伏微网的结构17-19
• 2.2 微网直流母线电压控制的重要性19-20
• 2.3 微网的通信技术20
• 2.4 直流母线电压控制策略研究20-24
• 2.5 系统能量管理思路24-27
• 2.6 小结27-28
• 第3章 光伏微网直流母线电压控制理论分析28-44
• 3.1 前言28-29
• 3.2 光伏阵列最大功率跟踪29-34
• 3.2.1 光伏阵列最大功率跟踪原理和 MPPT 方法概述29-31
• 3.2.2 单向 DC/DC 变换器工作特性31-33
• 3.2.3 电感及电容设计33-34
• 3.3 蓄电池储能系统控制34-37
• 3.3.1 双向 DC/DC 变换器工作特性分析34-35
• 3.3.2 蓄电池充放电控制策略研究35-36
• 3.3.3 电感及电容设计36-37
• 3.4 逆变器控制策略及滤波器参数设计37-42
• 3.4.1 电流内环设计38-40
• 3.4.2 电压外环设计40-42
• 3.5 直流母线电容设计42-43
• 3.6 小结43-44
• 第4章 光伏微网直流母线侧电压控制仿真分析44-56
• 4.1 光伏电源的仿真分析44-47
• 4.1.1 光伏电池仿真模型44-46
• 4.1.2 最大功率跟踪算法模型46-47
• 4.2 蓄电池储能系统仿真分析47-48
• 4.3 微网逆变器仿真分析48-51
• 4.4 微网直流母线电压控制仿真分析51-55
• 4.5 小结55-56
• 第5章 总结与展望56-58
• 参考文献58-61
• 致谢61-62
• 攻读硕士期间发表的论文62

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