基于三電平DC-DC變換器的風儲雙極性直流微電網運行控制策略研究.pdf

1、直流微電網作為新的能源結網形式，集成風力、光伏等新能源發(fā)電單元、儲能單元及本地負荷，實現可再生能源的高效利用，成為當前國內外研究熱點。目前直流微電網主要采用單極性結構，系統的運行效率較低。本文研究了基于三電平DC-DC變換器接入的雙極性直流微電網結構，該結構減小了母線對地電壓，提高了系統運行效率，且可滿足不同變換器和負荷對各電壓等級的要求，并基于此結構提出了相應的運行控制策略，主要研究內容包括：
　　第一，詳細研究了雙極性直流微電

2、網中三電平變換器的拓撲結構和工作原理，根據能量雙向流動特性將其分為三電平Boost變換器和三電平Buck變換器，并分析其工作狀態(tài)與輸入輸出關系。研究了風電單元中的三電平Boost變換器，同時建立該變換器的狀態(tài)空間數學模型。
　　第二，重點研究了基于三電平Boost變換器的風電單元控制策略。建立了風電單元中各部分的模型，分析了風電機組在不同風速下的運行特性。在此基礎上，提出風能利用系數恒定區(qū)域的最大功率跟蹤控制（maximum po

3、wer point tracking，MPPT）與高風速區(qū)域的恒轉速、恒功率控制策略。根據三電平Boost變換器輸出特性，設計了中點電位平衡控制以保證分裂電容電壓平衡。最后通過Matlab/Simulink仿真驗證了風電單元策略的有效性。該控制策略保證了風機在各個風速區(qū)域內穩(wěn)定運行，實現了區(qū)域間平滑切換，提高了風能的利用效率。
　　第三，著重研究了基于三電平雙向DC-DC變換器的儲能單元控制策略。分析了超級電容器的工作原理和等效電

4、路模型，建立了電壓下垂特性關系。根據直流母線電壓波動范圍，將超級電容器的運行分成不動作、下垂控制、恒流充放電三個階段，并提出一種充放電模式分離的控制策略。最后通過Matlab/Simulink仿真驗證了儲能單元控制策略的合理性。該控制策略在充電模式或放電模式時只需兩個開關管導通，降低了控制的復雜性。
　　第四，提出了風儲雙極性直流微電網母線電壓分區(qū)間運行控制策略。分析了風儲雙極性直流微電網結構和功率平衡關系，并根據微電網不同狀態(tài)將