直流微電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)雙向DC-DC變換器控制策略研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，世界范圍內(nèi)能源短缺與環(huán)境污染問(wèn)題日益突出，作為化石能源的替代品，可再生能源受到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。將分布式電源(distributed generation，DG)、負(fù)荷與儲(chǔ)能系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)的微電網(wǎng)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)與大電網(wǎng)的穩(wěn)定、協(xié)調(diào)運(yùn)行，是分布式發(fā)電一種高效的組織形式，因此微電網(wǎng)的研究具有非常重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。隨著微電網(wǎng)中具有直流輸出形式的直流型分布式電源（如太陽(yáng)能電池、燃料電池、風(fēng)力機(jī)等）和直流負(fù)荷

2、的發(fā)展，以及直流輸電對(duì)于商業(yè)、工業(yè)和居民直流負(fù)荷來(lái)說(shuō)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，而且直流配電系統(tǒng)無(wú)需考慮相位同步、諧波和無(wú)功功率損耗等方面的問(wèn)題，因此近年來(lái)直流微電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)逐漸得到了產(chǎn)學(xué)研各界的廣泛關(guān)注。
　　本文研究了直流微電網(wǎng)系統(tǒng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)雙向DC/DC變換器的控制方案，提出了直流微電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)分層控制策略，設(shè)計(jì)了儲(chǔ)能系統(tǒng)自動(dòng)充放電控制系統(tǒng)，最后分別在MATLAB和dSPACE平臺(tái)上仿真并驗(yàn)證了本文的分析。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　

3、(1)介紹了直流微電網(wǎng)的發(fā)展，設(shè)計(jì)了直流微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室方案，分析了直流微電網(wǎng)并網(wǎng)和孤島兩種不同模式的運(yùn)行特性，對(duì)光伏發(fā)電單元和蓄電池組進(jìn)行了建模和控制器設(shè)計(jì)?；诠夥l(fā)電單元和蓄電池組的數(shù)學(xué)模型，分別設(shè)計(jì)了光伏模塊DC/DC升壓變換器和蓄電池組雙向DC/DC變換器的控制電路。
　　(2)提出了一種直流微電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)分層控制策略，能夠使孤立直流微電網(wǎng)可靠高效運(yùn)行。提出的直流微電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)分層控制策略可概括為:1)通過(guò)第一層控制，在不利

4、用通信網(wǎng)絡(luò)的情況下，最大限度利用可再生能源，平衡各蓄電池組的充放電功率，同時(shí)增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性;2）通過(guò)第二層控制，根據(jù)直流母線電壓實(shí)時(shí)調(diào)整電源輸出功率，依據(jù)蓄電池組不同SOC狀態(tài)按比例分配蓄電池組充放電功率;3）通過(guò)第三層控制，使系統(tǒng)在緊急情況下仍能穩(wěn)定安全運(yùn)行。
　　(3)基于直流微電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)分層控制策略，設(shè)計(jì)了儲(chǔ)能系統(tǒng)雙向DC/DC變換器的控制方案及單蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)自動(dòng)充放電控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)可根據(jù)直流母線電壓所處區(qū)域自動(dòng)判

5、斷儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作模態(tài)和模態(tài)切換，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)在充電、放電及空閑模式間自由切換;同時(shí)避免了由于直流母線電壓正常波動(dòng)引起的儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電頻繁切換對(duì)變換器及蓄電池造成的損害。
　　(4)在MATLAB/Simulink仿真平臺(tái)中搭建了單蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)雙向DC/DC變換器控制系統(tǒng)及主電路的仿真模型，分別對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)充電模式和放電模式進(jìn)行了仿真分析。驗(yàn)證了直流微電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)雙向DC/DC變換器自動(dòng)充放電的控制策略的正確性。
　　(5)基