独立运行模式下光伏直流微电网能量协调控制策略的研究

摘要

光伏微电网由光伏发电单元、储能单元、负载和控制装置等构成，是目前最具潜力的新能源微电网之一。太阳能具有波动性、间歇性，导致所发电能不稳定，因此，高效的功率捕捉方法、合理的储能控制技术及灵活的能量协调控制策略成为光伏微电网领域的研究重点。本文选择独立光伏微电网作为研究对象，针对光伏电池MPPT控制方法、混合储能控制技术、微电网能量协调控制策略等问题进行分析研究，主要研究内容如下： 首先，本文提出一种基于自抗扰控制的光伏电池MPPT的控制算法，对恒压法、扰动观察法和导纳增量法进行了分析比较，建立了光伏电池模型，在MATLAB/Simulink中进行仿真验证，证明了模型的正确性和控制策略的可行性。 其次，本文提出一种基于双模糊控制器的混合储能系统能量分配的控制算法，以平抑系统的功率波动，保证直流母线电压稳定，确保系统稳定运行。该算法在对混合储能系统结构进行分析的基础上，对锂电池和超级电容各自的模糊控制器进行设计，在MATLAB中生成模糊控制器文件，并导入混合储能系统的仿真模型中，最终验证了控制算法的合理性。 在此基础上，提出一种独立运行模式下光伏直流微电网能量协调控制策略。该控制策略将直流微网分成稳定工作、正常工作、混合储能超限工作、母线电压超限工作和极端馈电等五种工作模式，根据直流母线电压波动和储能电池容量变化，分析了各工作模式之间的切换原则；按照储能单元的能量调节为主、其他单元的能量交换为辅的原则，提出一种基于系统能量均衡的直流母线电压控制策略，使系统总能量达到动态平衡，维持整个系统稳定高效运行。 最后，在MATLAB/Simulink中，对五种运行模式下的光伏直流微电网的能量协调控制策略进行建模与仿真分析，仿真结果证明了所提光伏微电网能量控制策略的正确性。

目录

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 微电网概述

1.3 本文主要研究内容

第二章 独立光伏微电网子系统分析

2.1 光伏发电系统

2.2 混合储能系统

2.3 燃料电池

第三章 基于自抗扰控制技术的光伏电池MPPT控制算法的研究

3.1 自抗扰控制器

3.2 MPPT控制方法的分析和比较

3.3 基于自抗扰控制技术的光伏电池MPPT控制算法

第四章 基于双模糊控制器的混合储能系统能量分配控制算法的研究

4.1 基于锂电池与超级电容的混合储能系统结构分析

4.2 混合储能系统中模糊控制器的设计

4.3 模糊控制器在Matlab中的仿真实现

4.4 基于双模糊控制器的混合储能系统的仿真分析

第五章 独立光伏直流微电网能量协调控制策略的研究

5.1 独立光伏直流微电网总控制结构

5.2 独立光伏直流微电网能量协调控制策略分析

6.1 独立光伏直流微电网系统在Matlab/Simulink中的建模

6.2 独立光伏直流微电网不同工作模式仿真分析

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

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