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《石家庄铁道大学》 2019年
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双模式光储互补发电系统控制与能量管理策略研究

刘治聪  
【摘要】:随着传统化石燃料的日益枯竭和环境问题的日愈严峻,以太阳能为代表的清洁性能源受到广泛关注,世界各国大力发展光伏发电。然而,光伏发电受环境因素影响较大,输出功率存在较强的间歇性和波动性,给光伏发电的推广带来了不利影响。加入储能模块可使光伏发电系统具有更强的主动性和可控性,不仅能够更好的并入电网,还能有效实现需求侧的管理,满足负荷用电多样化需求。本文设计了一种既可并网运行,又可离网运行的光储并离网一体机,并进行了一系列研究工作,具体如下:首先,确立了光储并离网系统的拓扑结构。该系统主要由光伏组件发电单元、蓄电池储能单元、双向DC/AC变换器、本地负载等构成,拓扑结构采用共直流母线式。储能单元的功率变换器采用隔离型双向DC/DC变换器,与传统的非隔离型Buck-Boost双向DC/DC变换器相比,该变换器不仅能实现电气隔离,还易实现软开关,具有很高的可靠性和安全性,还可应用于火车插座等特殊供电场合。其次,完成了光伏组件发电单元、蓄电池储能单元和双向DC/AC变换器的控制策略的设计。双向DC/AC变换器并网逆变模式下,针对采用传统PI和PR控制的并网逆变器对电网干扰信号的抑制能力较弱问题,提出了一种基于准PR控制策略的单相并网逆变器控制方案,并从多方面与传统PI控制器和PR控制器的情况进行对比,证明了基于准PR控制器控制的优越性。再次,提出了系统的能量管理策略。该策略是光储并离网系统稳定安全运行的核心,通过该策略分析了光储并离网系统分别工作在“离网运行、光伏电池板独立发电”等四种模式的边界限定条件,讨论了各模式之间的转换条件,给出了并网与离网状态切换的控制策略。最后,在理论和仿真的基础上,自行完成了额定功率为5kW的光储并离网一体机的设计与开发。以DSP28069为控制核心,搭建了光储并离网系统实验平台,并通过实验验证了准PR控制在单相非隔离并网逆变器控制方面的优越性和能量管理策略的正确性和有效性。
【学位授予单位】:石家庄铁道大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TM46

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【参考文献】
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