微網(wǎng)系統(tǒng)中分布式電源的建模與仿真.pdf

1、伴隨著能源問題的出現(xiàn)和人們對電能質(zhì)量與安全可靠性的要求越來越高，傳統(tǒng)大型集中式電網(wǎng)的弊端已日益顯露。與此相比，微網(wǎng)系統(tǒng)則具有明顯的環(huán)境效益和社會效益，近年來已成為國內(nèi)外的研究熱點。而研究微網(wǎng)則必須要從研究其核心組成部分--分布式電源開始。本文就此著重對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)這三種常應(yīng)用于微網(wǎng)系統(tǒng)中的分布式電源的數(shù)學(xué)模型和并網(wǎng)控制策略進(jìn)行了深入研究，其具體內(nèi)容如下：
　　1)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)：以固體氧化物燃料電

2、池(SOFC)為研究對象，基于能量平衡、物質(zhì)平衡和電壓輸出方程三個方面，建立了SOFC的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，充分考慮了SOFC發(fā)電過程中溫度變化、物質(zhì)分壓強(qiáng)變化以及各極化損失電壓。并在PSCAD/EMTDC軟件環(huán)境下，搭建了SOFC詳細(xì)的仿真模型，通過仿真分析驗證了此模型的精確性。最后通過對負(fù)載電流和燃料流量突變的模擬，仿真分析了SOFC的各電輸出響應(yīng)變化的特點，有效的反應(yīng)了SOFC的動態(tài)性能。
　　2)光伏發(fā)電系統(tǒng)：基于光伏發(fā)電的原理

3、，建立了光伏陣列的外特性等效數(shù)學(xué)模型。詳細(xì)說明了光伏發(fā)電需要進(jìn)行最大功率點跟蹤(MPPT)的必要性，并且重點闡述了兩種MPPT算法：牛頓拉弗遜法和電導(dǎo)增量法。針對三相光伏發(fā)電系直接并網(wǎng)時的要求，采用了一種MPPT與單位功率因素相結(jié)合的并網(wǎng)控制策略，同時保證了并網(wǎng)過程中光伏陣列的最大功率輸出和網(wǎng)側(cè)逆變器的單位功率因素輸出。最后在PSCAD/EMTDC軟件中建立了相應(yīng)的光伏并網(wǎng)發(fā)電算例系統(tǒng)模型，通過仿真驗證了木文所提出相關(guān)模型和控制策略的有

4、效性。
　　3)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)：基于風(fēng)力發(fā)電的基本原理和電機(jī)學(xué)的基木知識，分別建立了風(fēng)速、風(fēng)力機(jī)、軸系傳動系統(tǒng)以及同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下永磁同步電機(jī)(PMSG)和雙饋異步電機(jī)(DFIG)的數(shù)學(xué)模型。具體描述了風(fēng)力發(fā)電過程中最大風(fēng)能捕獲的基本原理，并且提出了相應(yīng)的漿距角控制策略。分別對PMSG和DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)過程中的控制原理進(jìn)行了詳細(xì)分析，在此基礎(chǔ)之上，完成了其相應(yīng)的網(wǎng)側(cè)逆變器和機(jī)側(cè)變流器的控制策略建模。最后在PSCAD/EMTD