面向微电网的超级电容充放电控制系统研究

摘要

微电网作为一种集合多种分布式发电为本地负荷供电的小型配电网，充分发挥分布式电源的优势，而且可以进一步提高供电的稳定性和持续性，为电力用户带来多方面的效益。但微电网中的分布式电源存在输出功率间歇性、波动性等特点对微电网的供电质量有很大的影响。将储能装置作为一种能量缓冲环节应用于微电网中，可以有效改善微电网的供电质量。本文以超级电容充放电控制系统为研究对象，对其工作原理、控制策略、各变量闭环控制器参数以及关键器件参数选取原则等方面开展了深入研究。
　　首先分析了微电网功率波动的原因及特点，进而给出基于三相 VSR和双向DC-DC变换器的超级电容充放电控制系统的总体方案，分别建立了两级功率变换器中的三相VSR和双向DC-DC变换器的小信号数学模型。对前级三相VSR的基于同步旋转坐标系下的微电网电压矢量前馈解耦控制策略及锁相环技术和后级双向DC-DC变换器工作于Buck模式和Boost模式下的闭环控制策略的原理分别进行分析，给出各闭环控制器参数的设计原则，分析了所设计控制系统的稳定性，并给出了三相VSR和双向DC-DC变换器的协调控制方案，实现系统整体控制。
　　其次，根据超级电容充放电控制系统的相关指标，以满足系统直流侧纹波限制、交流并网电流谐波约束以及保证系统动态响应性能等方面为目标对系统关键器件的参数进行设计。在此基础上基于MATLAB/Simulink仿真软件搭建了超级电容充放电系统仿真模型，得出仿真结果并进行分析，验证了超级电容充放电控制系统及其控制策略的正确性。
　　最后，对基于DSP的超级电容充放电控制系统的软硬件进行了详细设计，并搭建实验平台，对所设计的充放电控制系统进行了详细的实验验证，实验结果证明了所设计的超级电容充放电控制系统及其控制策略的正确性和可行性。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究目的和意义

1.2 面向微电网的储能技术发展现状

1.3 储能系统功率变换技术发展现状

1.4 论文的主要研究内容

第2章 超级电容充放电控制系统原理及数学模型

2.1 引言

2.2微电网功率波动及超级电容的应用分析

2.3 超级电容充放电控制系统数学模型

2.4 本章小结

第3章 超级电容充放电控制系统控制方法的研究

3.1 引言

3.2 三相VSR控制方法

3.3 双向DC-DC变换器控制方法

3.4 双向DC-DC变换器与三相VSR的协调控制

3.5本章小结

第4章 主电路参数选取及系统仿真分析

4.1 引言

4.2 主电路参数选取

4.3 系统仿真及分析

4.4 本章小结

第5章 系统软硬件设计及实验验证

5.1 引言

5.2 超级电容充放电控制系统硬件设计

5.3 系统软件设计

5.4 系统实验结果及分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢