【摘要】：隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展和可再生能源的大量使用,直流微電網(wǎng)的應(yīng)用在緩解能源危機和實現(xiàn)電網(wǎng)多樣化等方面所起到的效果愈加顯著。本文以多微源/多儲能的孤島型直流微電網(wǎng)作為研究對象,深入研究了光伏發(fā)電單元、儲能單元運行控制策略以及系統(tǒng)整體能量協(xié)調(diào)控制策略。分析了直流微電網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu),建立了光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,重點對光伏陣列的輸出特性和蓄電池的充放電特性進行仿真分析,并深入研究了升壓型Boost變換器和雙向DC/DC變換器的工作原理。針對目前大多數(shù)光伏最大功率點跟蹤(MPPT)算法存在控制復(fù)雜度高、計算量大等問題,本文提出了一種基于變步長電導(dǎo)增量法和偽MPP修正的MPPT算法。通過偽MPP跟蹤和偽MPP修正兩個階段,可最大化的接近實際MPP,并顯著提升了跟蹤系統(tǒng)的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能,該算法還加入外界環(huán)境突變檢測環(huán)節(jié),提高了算法的魯棒性。通過與擾動觀測法和電導(dǎo)增量法在不同參數(shù)下進行仿真對比,驗證了所提算法的優(yōu)越性。此外,考慮到極端情況下母線電壓的穩(wěn)定問題,設(shè)計了基于逐步逼近法的恒壓控制,實現(xiàn)由MPPT控制到恒壓控制的平滑切換,降低了設(shè)備成本。為解決傳統(tǒng)下垂控制由于固定的下垂系數(shù)無法有效均衡各儲能單元間的功率分配問題,本文設(shè)計了一種基于SOC的自適應(yīng)下垂控制。該算法依據(jù)儲能單元當(dāng)前SOC情況實時調(diào)節(jié)下垂系數(shù),在維持母線電壓穩(wěn)定的前提下,不同儲能單元合理調(diào)整各自的輸出功率,實現(xiàn)各儲能單元SOC趨于一致,并在多種運行情況下進行了仿真驗證。在上述各組成單元控制策略的基礎(chǔ)上,以母線電壓值為判斷依據(jù),設(shè)計了基于直流母線電壓分層的能量協(xié)調(diào)控制策略。該策略分為四層控制并將系統(tǒng)劃分為七種運行模態(tài),不同控制層下各組成單元協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)內(nèi)能量分配,保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。分別在各層控制下對系統(tǒng)不同運行模態(tài)進行仿真,結(jié)果表明系統(tǒng)可穩(wěn)定運行于不同模態(tài),且模態(tài)間的暫態(tài)切換過程十分平滑。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM73
【圖文】：

電網(wǎng)中接入了大量的直流電源和直流負載，相較于其他類型電網(wǎng)在控制難度、系統(tǒng)穩(wěn)定性、能量損耗等方面具有顯著優(yōu)勢確，維持直流母線電壓的平衡即可保證直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定，式電源間的協(xié)調(diào)控制[23]；（2）直流形式供電，直流微電網(wǎng)中網(wǎng)交流傳輸中頻率、相位、無功補償?shù)纫蛩�，因而其控制結(jié)構(gòu)量調(diào)度和功率協(xié)調(diào)，降低了系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)難度[24]；（3）程，直流微網(wǎng)中直流性質(zhì)的分布式電源和直流負載只需經(jīng)器便可接入直流母線，大大減少了變換器的使用和能量轉(zhuǎn)換提高能源的利用率；（4）直流微電網(wǎng)與大電網(wǎng)可以構(gòu)成一個持對方的動態(tài)運行，直流微電網(wǎng)中的雙向 AC/DC 變流器可以擾動與故障[25]，控制直流微電網(wǎng)的離并網(wǎng)模式切換，進而�？啃�；（5）直流微電網(wǎng)無需考慮分布式電源的同步性[26]。雖然交流形式的電網(wǎng)仍處于主導(dǎo)地位，但直流微電網(wǎng)的發(fā)展越來越緊密，更加符合社會的發(fā)展需求，是目前可再生能源設(shè)的強力支撐，是未來電力網(wǎng)的發(fā)展方向。

主從控制和對等控制，若采用互聯(lián)通信手法又可包含分層控制。用主從控制方法時,需要建立一個主控制器，通過通信線路控制以達到系統(tǒng)內(nèi)部的功率平衡，主從控制對主控制器的可靠性和性具有很高的依賴性。分層控制一般可分為三層，第一層對應(yīng)分布式電源自身的運行控制；第二層為運行管理層，負責(zé)維持行；第三層為經(jīng)濟運行和能量管理層，在保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定的統(tǒng)的統(tǒng)籌優(yōu)化。文獻[36-37]采用以中央控制器作為主控單元的由中央控制器管理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行與安全。文獻[38]提出了一種第一層由各接口變換器對母線電壓進行自動調(diào)節(jié)，第二層由中線電壓信息對分布式電源及負荷進行整體控制，從而使系統(tǒng)處。文獻[39-41]提出了三層控制結(jié)構(gòu)的多代理系統(tǒng)作為直流微電系統(tǒng)采用分布式控制方式通過各代理單元間的通信實現(xiàn)微電網(wǎng)間的功率協(xié)調(diào)控制，但是該類系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，一旦出故障或通信延時將會嚴重影響系統(tǒng)的可靠運行，從而降低了其可-2 所示為典型的直流微電網(wǎng)分層控制體系。

****(1 )(1 )ln( )(1 )(1 )ln( )1sc SCrefoc ocm mrefm mrefrefSI I TSU U T e SSI I TSU U T e ST T TSSSαλ βαλ β = + Δ = Δ + Δ = + Δ = Δ + Δ Δ = Δ = 大量相同型號的光伏電池組件按照一定的排列電壓等級可以構(gòu)造出不同規(guī)格的光伏陣列，假，每個支路中光伏組件的個數(shù)為M ，光伏陣列路電壓為oc _allU ，短路電流為sc _allI ，如圖 2-2 1IIPI1I

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