一种直流微电网的分层能量管理控制策略研究

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1、国内图书分类号：TM742国际图书分类号：621．3西南交通大学研究生学位论文密级：公开年姓级2011专2014年5月ClassifledIndex：硼M771U．D．C：621．3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisAHIERARCHICALCONTROLSCHEMEOFDCMICROG对DGrade：2011Speciality：PowerSystem&itsAutomationSupervisor：Prof．HeZhengyouMay，2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规

2、定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密函／名用本授权书。(请在以上方框内打“寸’)学位论文作者签名：芗酝垂日期：泸t印．i、f6指导老师签名：二吵日期．溯盯‘夕西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：(1)建立了光伏电源及其MPPT算法模型、蓄电池模型以及双向AC／DC变换器模型，并在此基础上建立了直流微电网的

3、仿真模型。对应论文第2章；(2)根据直流微电网的不同工作状态和运行模式，为系统设计了基于下垂控制的运行控制策略，仿真验证了该策略的有效性，对应论文第3章；(3)设计了直流微电网的母线电压恢复策略，可以消除由下垂控制产生的电压偏差，使母线电压恢复到额定值，但在蓄电池容量受限的情况下，该策略可能失效；设计了直流微电网的组网运行策略，通过控制网间电流的大小和方向，可以实现能量在直流微电网之间的双向流动，仿真验证了该控制策略的有效性。对应论文第4章。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过

4、的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：了承垂日期：沙婶．r-，g摘要面对环境污染和能源短缺的双重压力，清洁经济的分布式发电技术得到了广泛的应用。但大规模分布式电源的并网运行会对大电网的安全可靠运行造成不可忽略的影响。为了防止这一弊端，微电网的概念应运而生。微电网既能高效的利用新能源，又能参与电力市场管理，具有灵活性强，交互性好的特点。根据微电网中母线电流的性质，可以将微电网划分为直流微电网、交流微电网以及交直流混合微电网三种类型。与后两者相比，直流微电网具有效率高、损耗低、可控性强

5、等优点，但直流微电网由于容量有限，抗扰动能力弱，在运行条件发生变化时，容易引起直流母线电压的波动和电能质量的降低。因此需要设计合适的能量管理控制策略维持母线电压稳定，管理微电网电能质量。论文从分布式电源的建模出发，建立了直流微电网的控制模型，对直流微电网的分层能量管理控制策略进行了研究。，首先，阐述了光伏电源的工作原理，建立了光伏电源的工程实用模型，在此基础上，采用爬山法对光伏电源的输出进行了最大功率跟踪，仿真结果表明，即使光照强度和环境温度发生变化，光伏电源也能实现最大功率的输出，验证了最大功率跟踪算法的有效性；分析了蓄电池的充放电动作原理，建立了完整的蓄电池充放电模型，仿真结果表明，

6、该模型可以根据蓄电池的SOC状态切换充放电动作，能够良好的反映蓄电池的物理特性；介绍了双向AC／DC变换器的工作原理，设计了解耦控制模型，从仿真结果可以看出，通过控制变换器在整流和逆变两种工作状态之间的切换，可以实现能量的双向流动。其次，根据直流微电网在不同运行模式下的工作特性，以母线电压的大小为依据，对光伏电源、蓄电池、双向AC／DC变换器、负载分别设计了控制策略。其中，控制光伏电源工作在最大功率追踪输出和恒压模式两种运行状态；设计了蓄电池的下垂控制策略，根据母线电压的大小调节蓄电池的充放电功率；通过切换双向AC／DC变换器的工作状态，实现能量在微电网和大电网之间的双向流动；在系统重载

7、的情况下采用切负载策略使母线电压恢复到正常范围。仿真结果表明，联网状态下，通过AC／DC变换器平衡功率差额，能够保证母线电压维持在额定值；孤岛状态下，下垂控制可以使母线电压维持在合理范围，但会产生电压偏差。然后，分析了下垂控制导致母线电压偏差的原因，在此基础上，给出了母线电压恢复控制策略，其实质是控制蓄电池充放电功率，以准确匹配光伏电源输出功率与负载需求之间的功率差额。仿真结果表明，采用电压恢复控制策略，即使光照强度和负载大小发生变