雙層母線直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制策略研究.pdf

1、直流微電網(wǎng)相對(duì)于交流微電網(wǎng)而言，不存在交流系統(tǒng)中無(wú)功和頻率等問(wèn)題，故其結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單、控制更為方便，而且有利于光伏電池、儲(chǔ)能裝置以及直流負(fù)荷等直流性質(zhì)單元直接接入。鑒于直流微電網(wǎng)以上優(yōu)點(diǎn)，直流形式的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)受到了國(guó)內(nèi)外研究人員越來(lái)越多的關(guān)注。
　　目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于直流微電網(wǎng)的研究大多集中于單母線的直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，所有直流性質(zhì)的微電源或負(fù)荷都需要經(jīng)過(guò)直流變換器連接到直流母線，降低了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行效率。為了提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，方便不同電壓等

2、級(jí)的負(fù)荷直接接入直流微網(wǎng)，減少變換器的使用，本文提出一種新型雙層母線直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并基于此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的協(xié)調(diào)控制策略，保證直流微電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。
　　第一，主要分析了光伏發(fā)電模型及最大功率追蹤控制。依據(jù)光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型，在Matlab/Simulink中搭建光伏電池仿真模型，通過(guò)仿真得出其輸出特性曲線；由輸出特性曲線可以看出，光伏電池的 P-U曲線呈現(xiàn)強(qiáng)烈的非線性。為了追蹤光伏電池的最大功率點(diǎn)，文中介紹并分析了廣泛應(yīng)用的最大功

3、率跟蹤（maximum power point tracking，MPPT）控制算法，選擇變步長(zhǎng)電導(dǎo)增量法作為直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的 MPPT控制策略，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　第二，重點(diǎn)研究了系統(tǒng)的混合儲(chǔ)能單元。介紹了鋰電池和超級(jí)電容的工作原理、數(shù)學(xué)模型以及充放電特性；根據(jù)直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制要求，結(jié)合各儲(chǔ)能單元的充放電特性，選擇鋰電池和超級(jí)電容級(jí)聯(lián)的混合儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)作為系統(tǒng)的儲(chǔ)能單元；分析了儲(chǔ)能單元與直流母線間的雙向DC/DC變換器連接方

4、式，對(duì)雙向DC/DC變換器的工作模式進(jìn)行了分區(qū)，并據(jù)此設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制策略。
　　第三，研究了雙層母線直流微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功率流向及控制策略。雙層母線直流微電網(wǎng)由兩電壓等級(jí)不同的直流微電網(wǎng)通過(guò)Buck/Boost雙向變換器連接構(gòu)成。將鋰電池超級(jí)電容組成混合儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用于直流子網(wǎng)中，并設(shè)計(jì)其協(xié)調(diào)控制策略，保證系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的同時(shí)延長(zhǎng)了鋰電池的使用壽命。根據(jù)Buck/Boost雙向變換器的電壓-功率下垂特性，對(duì)高低壓兩側(cè)電壓進(jìn)行歸一化處

5、理，提出適用于Buck/Boost雙向變換器的下垂控制，此控制策略可以根據(jù)兩直流子網(wǎng)電壓高低有效控制子網(wǎng)間的功率傳輸，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功率平衡，提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。
　　第四，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了含有光伏系統(tǒng)、混合儲(chǔ)能系統(tǒng)以及Buck/Boost雙向變換器的雙層母線直流微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。利用DSP TMS320F28335作為系統(tǒng)控制芯片，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制策略的有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的Buck/Boost雙向變換器下垂控制策