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孤网下风光储直流微网能量管理策略研究

王闯  
【摘要】:随着传统化石能源的日益消耗,风力发电和光伏发电技术被广泛应用于直流微网中。在孤网环境下,风光发电系统稳定性差,通常加入储能系统组成风光储直流微网发电系统运行,而多系统稳定运行需要合适的能量管理策略。本课题以孤网下风光储直流微网发电系统为研究对象,对其能量管理策略进行研究。首先,根据孤网下风光储直流微网发电系统的结构,本文对风力发电、光伏发电、储能系统的原理进行了分析。在Matlab/Simulink中搭建了风光发电输出特性模型,分析了温度和光照对光伏发电的影响以及风速对风力发电系统的影响,并介绍了风光储发电的常见拓扑,确定了各系统的拓扑结构。其次针对孤网状态承受环境扰动能力差的问题,本文提出了微源系统的底层控制策略和系统协调运行控制策略。在底层控制策略中,分別介绍了风电、光伏发电的最大功率跟踪(MPPT)控制、下垂控制,储能系统的恒压控制、下垂控制,并搭建了各系统不同控制下的仿真模型。针对传统的MPPT控制方法鲁棒性差,提出了一种基于李雅普诺夫函数的反推控制方法。通过仿真对比,证明了反推控制MPPT的鲁棒性更强。在系统协调运行控制策略上,提出了基于模糊控制的协调运行控制策略,以风光发电系统功率与负载功率间差值和电池的荷电状态(SOC)值为参考,通过模糊控制规则对各系统进行协调管理,并搭建仿真模型验证其效性。在上述理论基础上,搭建了小型孤网下风光储发电系统实验平台,采用TMS320F28335为主控芯片,分别介绍了控制电路、主电路、驱动电路和采样电路。通过该实验平台,对本文提出的基于反推法的MPPT控制和基于模糊控制的协调运行控制进行了实验验证。结果表明,反推法MPPT控制策略抗干扰能力更强,基于模糊控制的协调运行控制策略在环境变化下能有效协调改变各系统工作方式,令系统达到稳定。


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