微电网中储能变流器的双模式优化控制技术研究

摘要

随着可再生能源的广泛利用和对用户供电可靠性要求的提高，分布式发电和微电网发展迅速。在微电网中，储能系统是保障微电网正常运行，调节微电源性能，保证负荷供电质量的重要环节。储能变流器是储能系统与交流电网之间进行双向能量传递的关键设备。本文围绕储能变流器在微电网中的应用技术进行了一系列的研究。
　　微电网存在两种典型的运行模式:并网模式和离网模式。在微电网中，储能系统应当能够在这两种模式下运行，并保证微网的持续供电。微电网常见的整体控制策略有主从型和对等型。
　　本文针对储能变流器的单级拓扑结构，分析了功率交换原理，建立了数学模型，提出了控制系统设计方法。研究了微电网并网状态、离网状态、并离网切换过程中，储能变流器的不同控制策略。
　　在Matlab/simulink中搭建了微电网和储能系统的模型。对储能变流器、储能电池、分布式电源的特性分别进行了研究，并根据其特点，建立了模型。
　　利用搭建的储能系统模型，进行储能变流器运行控制的仿真。并网模式下，对储能变流器进行功率控制，并进行充放电仿真模拟。离网模式下对储能变流器进行电压和频率控制，通过仿真，对多种控制策略进行分析和比较，以达到对控制策略的优化。提出了并离网切换过程中，储能系统和变流器的切换控制策略。从仿真结果分析切换过程中的变流器的控制效果。
　　利用实验装置，搭建了微电网储能系统的实验环境。分别进行了并网模式、离网模式、并离网切换时的储能变流器控制策略实验验证。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 微电网发展背景

1．1．2 微电网中的储能技术

1．2 微电网储能系统研究现状

1．2．1 微电网的研究现状

1．2．2 储能技术应用现状

1．2．3 储能变流器研究现状

1．3 本文主要研究内容

第二章 微电网结构和控制策略

2．1 微电网定义

2．2 微电网的结构

2．3 微电网特点

2．4 微电网的运行模式

2．5 微电网整体控制策略

2．5．1 主从控制法

2．5．2 对等控制法

第三章 储能变流器控制策略

3．1 储能变流器拓扑结构

3．1．1 储能变流器单级变换拓扑

3．1．2 储能变流器两级变换拓扑

3．1．3 储能变流器拓扑结构选择

3．2 储能变流器基本控制原理

3．2．1 变流器AC／DC变换电路的原理分析

3．2．2 交流采样和坐标变换

3．2．3 变流器数学模型

3．2．4 空间电压矢量调制(SVPWM)

3．3 储能变流器双模式运行控制策略

3．3．1 并网功率控制

3．3．2 并网恒流控制

3．3．3 并网恒压控制

3．3．4 离网电压频率控制

3．4 储能变流器并离网切换控制策略

3．4．1 并网模式切换至离网模式的控制策略

3．4．2 离网模式切换至并网模式的控制策略

第四章 微电网储能系统建模

4．1 储能变流器建模

4．1．1 主电路模型

4．1．2 并网控制模型

4．1．3 离网控制模型

4．2 电池系统建模

4．2．1 电池的几种参考模型

4．2．2 仿真中的电池模型

4．3 分布式电源建模

第五章 储能变流器运行控制仿真

5．1 并网模式下储能变流器的运行仿真

5．1．1 功率控制

5．1．2 并网充放电仿真

5．2 离网模式下储能变流器的优化控制仿真

5．2．1 电压频率控制

5．2．2 电压有效值单闭环控制

5．2．3 电压瞬时值单闭环控制

5．2．4 电压有效值瞬时值双闭环控制

5．2．5 电压有效值、电压电流瞬时值三闭环控制

5．2．6 分析比较

5．3 并离网切换过程中储能变流器的运行仿真

5．3．1 并网到离网的切换

5．3．2 离网到并网的切换

第六章 微电网储能实验系统验证分析

6．1 实验环境

6．2 实验过程

6．2．1 并网模式下的实验

6．2．2 离网模式下的实验

6．2．3 并离网切换实验

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

致谢

参考文献