风/柴/储能发电系统协调控制策略研究

摘要

在远离电网的无电地区,用电负荷小且分散,靠现有电网延伸为其供电是不经济的。这些地区通常使用柴油发电满足日常用电,但随着柴油价格的不断攀升,柴油发电成本也日益增加。由于这些地区蕴藏着丰富的风资源,因此采用风/柴/储能发电系统向负荷供电是解决这些地区用电问题的切实可行方法。为了最大化利用风能、减少柴油消耗和提高供电稳定性,需要协调控制风/柴/储能发电系统各组成部分的能量流动,使之合理有序运行。
　　基于能量集成管理思想,本文采用最大功率跟踪控制、负载功率跟踪控制和蓄电池充放电控制集成一体的控制方法来研究风/柴/储能发电系统的协调控制策略。
　　通过比较几种小功率发电机运行特性,选择永磁同步发电机作为风力发电系统的发电机。在分析现有拓扑结构的基础上,给出了实现功率控制且结构简单的风/柴/储能发电系统结构,它包括风力机、柴油机、永磁同步发电机、二极管整流桥、Buck变换器、蓄电池、控制器和负载。通过分析风机功率、负载功率、柴油机启动功率和蓄电池可接受最大功率在不同运行工况下的关系,确定包括最大功率跟踪控制、负载功率跟踪控制和蓄电池充放电控制的协调控制策略。比较几种常用的风力机 MPPT控制方法和蓄电池充放电控制方法,分别选用扰动法和改进三阶段充电法实现风力机MPPT控制和蓄电池充放电控制。负载功率跟踪控制通过PI控制来实现。
　　在 Matlab/Simulink仿真平台下建立了风/柴/储能发电系统仿真模型,仿真分析了系统的功率跟踪控制和协调控制。仿真结果表明,本文提出的协调控制策略能够有效协调系统各部分的运行状态,维持系统功率平衡,实现系统的可靠供电和优化运行,从而验证了本文给出的协调控制策略的合理性与可行性。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2风/柴/储能发电系统控制策略研究现状

1.3本文研究内容

第二章 风/柴/储能发电系统构成及运行特性分析

2.1风力发电机选型

2.2系统构成及运行原理

2.3风力发电原理及运行特性

2.4柴油发电原理及运行特性

2.5蓄电池工作原理及运行特性

2.6本章小结

第三章 风/柴/储能发电系统协调控制策略

3.1协调控制思想

3.2系统能量流动关系

3.3系统运行工况及工作模式分析

3.4风力发电功率控制

3.5柴油发电功率控制

3.6储能装置充放电控制

3.7本章小结

第四章 风/柴/储能发电系统协调控制仿真分析

4.1系统主要数学模型及仿真模型的建立

4.2系统仿真模型

4.3系统元件配置与变换器参数设计

4.4仿真分析

4.5本章小结

第五章 总结

参 考 文 献

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