基于微网下的直流母线电压控制策略

《基于微网下的直流母线电压控制策略》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于微网下的直流母线电压控制策略［摘要］随着我国经济的高速发展，电力能源的作用已愈发重要。在电力系统运营中，配电网线路是否能安全高效运行是重中之重。由于当前我国电网线路损耗率较高，如何提高电网线路运营的效率也是人们关注的重点，以孤立直流微电网为研究对象，在考虑多种微电源的基本特性的基础上，合理安排多种微电源分级稳定直流母线电圧。建立超级电容，燃料电池，蓄电池数学模型，对各个微电源采取模块化设计，采用下垂法，对各个微电源模块投入使用设立优先级，从而达到经济最优化。微电源与主系统相连应用非隔离型双向buck-boost电路。在MATLAB/Simulink中搭建系统模型，仿真结果表明，所提

2、控制策略可以提高能源利用率，稳定直流母线电压的目的。［关键词］直流微电网燃料电池超级电容蓄电池控制中图分类号:TM121.1.3文献标识码:B文章编号：1009-914X(2015)46-0067-02分布式电源DGs(DistributedGenerations)由于污染小、安装灵活等多方面优点近年来得到快速发展，但大量的DGs接入电网屮产生了一些不良影响。作为新能源接入的一种解决方案，21世纪初提出了微电网概念。微电网分为直流微电网和交流微电网。直流微电网不仅可以连接直流微电源，如光伏阵列PVA(PhotovoltaicArray)＞燃料电池FC(FuelCell)和超级电容SC(

3、Super-Capacitor),而且可以随时增大线路传输容量,提高供电可靠性，降低系统线路损耗。随着直流负载的不断增多，如电动汽车、电子负荷等，为直流微电网的应用提供了发展机遇。直流微网已引起国内外学者的广泛关注。文献讨论了直流配电在商业办公和居民住宅应用的可行性，认为在有直流微电源接入的情况下，釆用直流可以有效地降低系统损耗。提出了基于直流模块的建筑集成光伏系统的电气结构，论述了直流变换器拓扑的设计原则，研究了光伏直流建筑模块与集中逆变模块的协调控制策略，但没冇涉及多种分布式能源的互补应用。探讨了直流微电网的稳定性问题，重点讨论了变换器控制参数的影响，但没有计及DGs特性。］建立了

4、光伏阵列和燃料电池的模型，验证了模型的有效性，但没有涉及储能装置和微电网能量管理控制策略。研究了直流微电网运行模式切换控制策略，通过控制汽轮机的工作个数维持网内功率平衡，但没有涉及微电源数学建模。n前对DGs的研究主要在交流微电网下进行，大多探讨单一类型微电源的并网控制，含有储能装置的混合发电系统在直流微电网中的研究并不多。通过探讨DGs在直流微电网中的应用，研究考虑DGs特性的孤立直流微电网运行控制策略，在MATLAB/Simulink下验证控制策略的有效性。主要内容包括：建立光伏阵列、超级电容、燃料电池和蓄电池的数学模型；跟踪光伏阵列最大功率。1系统结构图1为系统总体框图。直流微电

5、网主要山微电源、变换器、直流配电网、储能装置和直流负荷组成。对超级电容进行充放电管理，防止过充或过放，并维持直流母线电压稳定；対蓄电池充放电管理进行优化；对燃料电池输出功率变化率进行控制，保持网内功率平衡；提出以直流母线电压为控制信号，根据储能的特性将不同储能设立优先级，用下垂法设置各储能的阈值电压，优化能量分配，从而达到稳定直流母线电压的目的。2储能模型2.1超级电容的数学模型对超级电容建立数学模型，超级电容模型主要有德拜极化模型、传输线模型和经典等效模型。图2(a)为经典等效模型，图中是等效串联电阻,代表电容器内部发热所消耗的功率，对电容器的充放电过程影响较大；是等效并联电阻，代表

6、超级电容的漏电流，影响电容的长期储能性能；是理想电容。在实际应用中，电容器通常处于较快和频繁的充放电循环过程，的影响可以忽略［11］,电容器可进一步简化为一个理想电容与等效电阻串联的模型，如图2(b)所示。根据式(1)-(3)确定超级电容的容量［12］：2.2蓄电池的数学模型3直流母线电压控制策略直流微网仅需考虑有功功率的平衡，无需考虑无功功率流动，因此直流母线电压为衡量系统稳定的唯一指标，控制直流微网中的电压稳定，就可以控制系统稳定运行。直流母线电压下垂法是一种可以自动实现最优化的控制方法，直流微电网屮的各个变换器会随着直流母线电压的跌落逐个/组的投入系统中。这种能量优化控制策略实施

7、的第一步就是对每个变换器设定一个门槛电压，门槛电压的设置应该从优先级别最高的电源控制器开始，优先级最高的电源的电压就是系统工作的额定电压；然后依次设定下一个优先级的门槛电压，下一级的门槛电压的设定需要用到上一个门槛电压值；变换器的门槛电压设定遵循如下的公式：为了降低系统的运行的成木，可再生能源作为系统中优先级别最高的单元模块，始终以最大功率输出，可以提供给系统的功率为由负载决定，通常为负载的平均功率。蓄电池，和超级电容作为系统的能量缓冲单元工作