基于dSPACE快速控制原型的直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和化石燃料的大量消耗，能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題日益突出，基于可再生能源的分布式發(fā)電得到了廣泛的應(yīng)用。利用可再生能源的關(guān)鍵技術(shù)是如何將可再生能源并入大電網(wǎng)，微電網(wǎng)技術(shù)恰好可以解決這個(gè)問(wèn)題?；诠夥l(fā)電的直流微電網(wǎng)不存在頻率、相位和無(wú)功等復(fù)雜控制，受到越來(lái)越多的關(guān)注。然而不同微源有著不同的特性，如何協(xié)調(diào)這些微源之間的關(guān)系是微電網(wǎng)控制技術(shù)的關(guān)鍵。
　　本文以一個(gè)由光伏陣列、蓄電池、燃料電池組成的直流微電網(wǎng)為研究對(duì)象。利用先

2、進(jìn)的半實(shí)物仿真技術(shù)，基于dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的快速控制原型技術(shù)，對(duì)直流微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的能量管理以及各電源模塊的控制策略、并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)并網(wǎng)變換器的控制策略等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)行了以下研究工作。
　　首先，基于dSPACE實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)構(gòu)建了直流微電網(wǎng)能量管理研究平臺(tái)，采用快速控制原型技術(shù)，可在實(shí)驗(yàn)室條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)直流微電網(wǎng)各種運(yùn)行狀態(tài)的模擬，詳細(xì)介紹了平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)關(guān)鍵部件的選型與設(shè)計(jì)，為直流微電網(wǎng)相關(guān)控制策略的研究奠定了良

3、好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　光伏發(fā)電單元是直流微電網(wǎng)內(nèi)最主要的能量來(lái)源，為了進(jìn)一步提高光伏陣列的利用效率，本文針對(duì)傳統(tǒng)擾動(dòng)觀察法在光伏最大功率跟蹤時(shí)的不足，提出了一種改進(jìn)型控制策略。該策略利用在最大功率點(diǎn)兩側(cè)，參考電壓的前后壓差符號(hào)發(fā)生變化的特性進(jìn)行變步長(zhǎng)控制。采用這種方法可以消除定步長(zhǎng)擾動(dòng)觀察法在最大功率點(diǎn)處產(chǎn)生的振蕩，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)功率無(wú)脈動(dòng)，優(yōu)化電能質(zhì)量，且方案簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
　　其次，對(duì)孤島運(yùn)行狀態(tài)下的直流微電網(wǎng)自適應(yīng)能量控制策

4、略進(jìn)行了研究，以協(xié)調(diào)微電網(wǎng)內(nèi)各微源之間的能量均衡關(guān)系?？刂葡到y(tǒng)中無(wú)集中控制單元，以直流母線電壓為信息載體，各個(gè)電源模塊分段參與母線電壓控制。在分析蓄電池充放電特性的基礎(chǔ)上，對(duì)蓄電池單元采用基于電壓反下垂控制的雙閉環(huán)控制策略。該控制策略可以在光伏陣列發(fā)電量及負(fù)載功率需求波動(dòng)時(shí)，適時(shí)地充電或放電，從而保證了母線電壓的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)能量的均衡。通過(guò)對(duì)燃料電池的放電閥值的設(shè)定，使得燃料電池可以在系統(tǒng)能量不足時(shí)準(zhǔn)確投入運(yùn)行。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均證明

5、了直流微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)所采用的自適應(yīng)能量控制策略的有效性和可行性。
　　最后，基于直接功率控制技術(shù)對(duì)直流微電網(wǎng)內(nèi)并網(wǎng)變換器的并網(wǎng)控制策略，特別是在不對(duì)稱電網(wǎng)故障下的控制策略進(jìn)行了研究。在兩相靜止坐標(biāo)系下，建立了以瞬時(shí)有功和無(wú)功功率作為狀態(tài)變量的并網(wǎng)變換器的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)此模型，結(jié)合空間矢量調(diào)制技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于空間矢量調(diào)制(SVM)的并網(wǎng)變換器直接功率控制策略。在介紹常見(jiàn)電網(wǎng)故障的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了不對(duì)稱電網(wǎng)故障對(duì)并網(wǎng)變換器輸出有功