微网中超级电容和蓄电池混合储能系统控制方法的研究

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1、国内图书分类号：TM46学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文微网中超级电容和蓄电池的混合储能系统控制方法的研究硕士研究生：张旭导师：和军平副教授申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2013年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedIndex:TM46U.D.C:621.3DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONCONTROLMETHODOFHYBRIDENERGYS

2、TORAGESYSTEMOFSUPERCAPACITORANDBATTERYINMICROGRIDCandidate：ZhangXuSupervisor：Asso.Prof.HeJunpingAcademicDegreeAppliedfor：Master’sofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2013Degree-Conferring-Instituti

3、on：HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要储能系统在多领域中的作用体现的尤为突出，而微电网作为连接分布式电源与大电网的一种组成形式，与储能系统配合参与到对分布式电源能量调度及负载运行中，可以更高效发挥储能系统的价值并补偿微电网内部波动。本文借助对储能系统的应用背景的详细分析，并提出有效控制超级电容器及蓄电池这两种储能装置组成的混合储能系统能量流动的方法。以对于其分析并设计合理拓扑入手，对于各电气连接变换器的控制及能量流动分析研究，并对混合储能系统在储能装置不同

4、能量状态的工作情况进行分类设计，实现其应用于微电网运行的统筹协调优化。该混合储能系统主要由超级电容器和磷酸铁锂蓄电池构成，主要电气连接变换器包括储能双向AC/DC变换器及储能双向DC/DC变换器。针对微电网特殊的高可靠性应用需求，本文研究设计各个电气连接变换器及系统控制策略，在微电网并网和孤岛运行模式下维持交直流母线电压稳定，并保证各工况运行下对于负载的不间断供电要求。交流母线电压是代表系统功率平衡的核心指标，本文借鉴直流母线信号法应用交流母线电压信号为各个接口变换器设定工作模式电压阈值，对系统进行能量管理。根据储能双

5、向AC/DC变换器的整流/逆变运行模式，储能双向DC/DC变换器的充电、放电和稳压运行模式，将微网混合储能系统分成十种可能的运行状态，明确各变换器在相应运行状态下的工作模式，并进行快速平滑的切换是本文研究的重点。为验证其控制方案，在MATLAB/Simulink平台下搭建了各个接口变换器的仿真模型，采用交流母线电压信号法联络各个接口变换器进行系统仿真，实现了混合储能系统不同运行模式的稳态运行和暂态切换。并网及孤岛时储能双向AC/DC变换器实现能量双向流动并维持交直流母线电压的稳定；孤岛时储能双向DC/DC变换器以电压源

6、的形式维持直流母线电压稳定。在仿真基础上设计组建了物理实验平台，在50kVA容量的混合储能系统中验证了其控制策略的可行性和有效性，控制模式的可靠切换得到了实现，并使其对重要负荷进行不间断供电配置。关键词：混合储能；并网；孤岛；交流母线-I-万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractEnergystoragesystemplaysaprominentroleinmanyfields.Moreover,microgrid,inthewayofintegratingdistributedpowersystemwi

7、thutilitypowersystem,whichcoordinateswithenergystoragesystemtoarrangethepowerofdistributedenergyschedulingandloadoperation,wouldefficientlyenhancethevalueofenergystoragesystemandcompensatemicrogridinternalfluctuations.Basedontheanalysistowardstheapplicationofene

8、rgystoragesystem,thisarticleproposesthemethodofeffectivecontrolofhybridenergystoragesystem,consistingofsupercapacitorandbattery.Startingwithanalyzinganddesigningareas