本文關(guān)鍵詞：基于狀態(tài)空間模型的智能電網(wǎng)蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)仿真研究

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【摘要】：在當(dāng)今電力系統(tǒng)正經(jīng)歷著能源與電網(wǎng)的更新?lián)Q代,新型能源替代化石燃料,智能電網(wǎng)取締傳統(tǒng)電網(wǎng),電力系統(tǒng)即將步入一個(gè)更環(huán)保、更智能的新階段。同時(shí),對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性的要求也在不斷提高。蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)由于其自身具有提高電網(wǎng)穩(wěn)定性,降低電網(wǎng)運(yùn)行損耗等優(yōu)異性能,其在智能電網(wǎng)中的利用率必然會(huì)逐年呈上升趨勢(shì)。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中,蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠在施加優(yōu)化控制下實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)負(fù)載曲線的削峰填谷,以及其他包括系統(tǒng)有功/無(wú)功功率平衡控制、降低系統(tǒng)損耗等輔助功能。事實(shí)上,為了達(dá)到上述“電網(wǎng)等級(jí)”的控制目標(biāo),需要通過(guò)每個(gè)獨(dú)立的蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)分別對(duì)其所連接的電網(wǎng)輸出端的有功/無(wú)功功率進(jìn)行控制,包括控制儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部直流母線電壓而實(shí)現(xiàn)的。因此,探究與掌握蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行特性,并且摸索實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行所需的控制方式是十分重要的。本文首先提出了一個(gè)基于AC/DC有源整流器及雙向DC/DC直流變壓器的蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)模型,以支持蓄電池組能夠運(yùn)行于其充電/放電模式。通過(guò)分別對(duì)AC/DC整流器及DC/DC變壓器在充/放電模式下的回路分析與計(jì)算,列出系統(tǒng)狀態(tài)空間方程,并運(yùn)用MATLAB/Simulink仿真軟件建立蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)狀態(tài)空間仿真模型。運(yùn)用滑動(dòng)模式控制(Sliding Mode Control)以及電壓定向控制(Voltage Oriented Control)兩種控制方法,分別實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)有功功率、無(wú)功功率以及直流母線電壓的控制。模擬實(shí)驗(yàn)所得的主要成果有:(1)基于狀態(tài)空間模型的蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在控制單元作用下能夠平穩(wěn)運(yùn)行并自動(dòng)切換在充/放電模式,一次充放電循環(huán)的效率為86.4%。同時(shí),儲(chǔ)能系統(tǒng)的有功功率、無(wú)功功率以及直流母線電壓都得到了理想的控制效果。(2)為了驗(yàn)證本文提出的狀態(tài)空間模型模擬結(jié)果的準(zhǔn)確度與可行性,我們同時(shí)運(yùn)用開(kāi)關(guān)電路詳細(xì)仿真模型(Detailed Switching Circuit Model)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行仿真模擬,并將兩種模型所得模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。相比于傳統(tǒng)的仿真方法,本文所采用的狀態(tài)空間模型仿真更為簡(jiǎn)潔明了,同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示狀態(tài)空間模型不僅能準(zhǔn)確跟隨系統(tǒng)狀態(tài)的平均值,且大幅度縮短了模擬時(shí)間。(3)蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在控制單元的作用下可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶負(fù)荷曲線的削峰填谷,從而降低電網(wǎng)供電壓力,降低用電消耗。
【關(guān)鍵詞】：蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng) 智能電網(wǎng) 狀態(tài)空間模型 有功/無(wú)功功率控制
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-21
• 1.1 課題的背景及研究意義8-14
• 1.1.1 傳統(tǒng)能源與新型能源8-9
• 1.1.2 智能電網(wǎng)的定義及發(fā)展9-12
• 1.1.3 我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展12-13
• 1.1.4 蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用13-14
• 1.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用15-16
• 1.3 蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)16-18
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容18-21
• 2 蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的狀態(tài)空間仿真模型21-36
• 2.1 引言21
• 2.2 狀態(tài)空間21-22
• 2.3 蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)仿真模型22-23
• 2.4 直流變壓器23-27
• 2.4.1 蓄電池放電模式24-25
• 2.4.2 蓄電池充電模式25-26
• 2.4.3 雙向直流變壓器的狀態(tài)空間方程26-27
• 2.5 AC/DC有源整流器27-34
• 2.5.1 整流器模型與正弦波脈沖寬度調(diào)制SPWM28-31
• 2.5.2 有源整流器的狀態(tài)空間方程31-34
• 2.6 蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程34-35
• 2.7 本章小結(jié)35-36
• 3 蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的自動(dòng)控制原理36-44
• 3.1 引言36
• 3.2 滑動(dòng)模式控制法控制系統(tǒng)有功功率36-39
• 3.2.1 滑動(dòng)模式控制法基本理論36-37
• 3.2.2 線性滑動(dòng)模式控制法的數(shù)學(xué)描述37-38
• 3.2.3 有功功率控制的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程38-39
• 3.3 電壓定向控制法控制系統(tǒng)無(wú)功功率以及直流母線電壓39-43
• 3.3.1 三相整流器控制方式與電壓定向控制法40
• 3.3.2 電壓定向控制的數(shù)學(xué)推導(dǎo)40-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 4 蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的測(cè)試與模擬結(jié)果44-57
• 4.1 引言44
• 4.2 系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定以及初值的計(jì)算44-45
• 4.3 充放電模型的自動(dòng)切換與控制45-49
• 4.4 與開(kāi)關(guān)電路詳細(xì)仿真模型的對(duì)比49-53
• 4.5 蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在降低電網(wǎng)輸電峰值中的應(yīng)用53-56
• 4.6 本章小結(jié)56-57
• 5 結(jié)論與展望57-59
• 5.1 主要結(jié)論57
• 5.2 后續(xù)研究工作展望57-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-66

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 周華東;張東澤;龔輝;衛(wèi)健;呂林;;變電站蓄電池充放電過(guò)程分析與建模[J];電源技術(shù);2015年03期

2 徐以升;李樹(shù)梅;孫馮營(yíng);劉丙乾;林煜清;;基于PSCAD的蓄電池模型的仿真研究[J];電子質(zhì)量;2015年05期

3 董仲星;劉念;劉宗歧;;一種適用于微電網(wǎng)仿真研究的電池動(dòng)態(tài)模型[J];華東電力;2013年11期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 董冰;基于鋰離子動(dòng)力電池的純電動(dòng)汽車(chē)能量管理系統(tǒng)控制策略與優(yōu)化[D];吉林大學(xué);2014年

2 戚艷;微網(wǎng)廣義儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制策略及容量?jī)?yōu)化配置方法研究[D];天津大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 張旺;低壓微型光伏直流微電網(wǎng)控制策略的研究[D];中南大學(xué);2013年

2 余濤;微網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行控制策略研究[D];西南交通大學(xué);2014年

3 蔣劍峰;風(fēng)柴蓄微電網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真[D];華北電力大學(xué);2014年

4 趙巍巍;基于獨(dú)立太陽(yáng)能供電的照明系統(tǒng)控制及蓄電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)研究[D];西南石油大學(xué);2014年

5 張達(dá);直流配電網(wǎng)電磁暫態(tài)仿真算法研究[D];浙江大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：551482