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《昆明理工大学》 2015年
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微电网光伏及储能协调控制方法研究

刘士华  
【摘要】:光伏发电是一种常见的分布式电源,其清洁环保的特性受到电力行业的重视。然而,由于光照强度、温度等环境因数的影响,光伏发电具有明显的间歇性。为了改善这个问题,通常在光伏发电系统中加入混合储能系统。混合储能系统中的大容量器件锂电池可以对系统进行削峰填谷,保证用电的可靠性;大功率器件超级电容可以响应频率调节,改善供电的电能质量。因此,本文对光伏发电中的光伏阵列和储能系统的协调控制进行了研究,其主要研究内容如下:首先,本文以光伏阵列作为单一的分布式电源,使用单二极管等效电路模型建立了峰值功率为180kW的光伏阵列。本文在分析了两种传统最大功率点跟踪算法的基础上,介绍了一种改进的控制算法——“电导增量+积分调节”控制算法,在Simulink环境下对算法进行了仿真研究,结果表明该算法不仅能准确地跟踪光伏阵列的最大输出功率,而且能快速响应光照强度的变化。其次,本文在考虑了双向直流变换器两端滤波电路对模型影响的条件下,采用状态空间平均法建立了输出端和输入端均带有滤波电路的半桥式Buck/Boost变换器的大信号模型和小信号模型,并且理论推导了占空比、电感电流等扰动电量到输出电压扰动的传递函数。在Simulink环境下建立了半桥式Buck/Boost变换器的小信号模型和控制系统,整定了系统的PI参数。结果表明,建立的小信号模型是正确的,而且在控制策略下,系统响应快、鲁棒性好。最后,根据光伏阵列、磷酸铁锂电池以及超级电容器堆的实时工况,研究了一种通过协调控制光伏阵列侧的Boost变换器和两个双向直流变换器的工作模式来实现光伏阵列、磷酸铁锂电池以及超级电容器堆协调工作的能量管理方案。根据磷酸铁锂电池堆和超级电容器堆的互补特性,使用低通滤波对混合储能功率进行平滑处理。本文在上述基础上,建立了光伏和混合储能的协调控制仿真模型,仿真结果表明:本文使用的协调控制方案可以使Boost变换器和两个双向直流变换器在不同的工作模式下进行切换,完成整个系统的能量管理,保证了系统快速、稳定地响应。低通滤波控制避免了大功率电流对磷酸铁锂电池堆的冲击,延长了电池的寿命,改善了系统的功率输出能力。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM615;TM46

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【参考文献】
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【共引文献】
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4 刘海龙;新能源技术与微电网能量管理算法研究[D];太原理工大学;2011年
5 张桂盛;基于微电网技术的多保障供电系统[D];大连理工大学;2011年
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