超级电容-蓄电池混合储能系统及其在微电网中的应用研究

摘要

为了平抑直流微电网中的波动，本文提出一种适合铅酸蓄电池组-超级电容器混合储能的新型拓扑结构，辅之以相应的自动充放电稳压控制策略，基于该储能系统，可以很好地实现直流微电网直流母线的稳压任务。　　首先，讨论了混合储能系统都有哪些方面的优势所在，细数了其对直流微电网起到的若干关键作用，并对我国直流微电网的发展现状和未来的应用前景展开。　　其次，在总结当前混合储能系统拓扑及控制方法的优缺点后，提出了一种新型的均衡充、放电拓扑结构和控制策略，从而达到增强蓄电池组性能与延长使用寿命的目的。针对下垂控制存在的缺陷提出了一种自适应阻抗二次控制方法，有效地解决了变换器外接线缆阻抗存在差异的情况下直流下垂控制导致各微电源提供电流不均衡的问题。　　最后，在matlab/simulink仿真平台搭建的基于风电-光伏-混合储能的直流微电网模型上，对所提的新型混合储能及其控制方法和所提出的微电网自适应阻抗二次控制方法进行仿真建模研究。仿真结果证明了本文提出的混合储能硬件拓扑及控制方法的正确性和有效性。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 储能技术在微电网中的作用

1．2．1 应急供电

1．2．2 削峰填谷

1．2．3 改善微电网电能质量

1．2．4 提升微电源性能

1．3．1 微电网的发展趋势

1．3．2 混合储能系统的研究现状

1．4 本文的主要工作

第二章 直流微电网基本架构与建模

2．1 直流微电网基本架构

2．2 分布式电源及其模型

2．2．1 风力发电的现状

2．2．2 风力机功率输出模型

2．2．3 光伏发电的现状

2．2．4 光伏电池的仿真模型

2．3 储能元件模型

2．3．1 铅酸蓄电池电池模型

2．3．2 超级电容器数学模型

2．4 直流-直流变换器

2．4．1 Boost升压电路

2．4．2 Buck降压电路

2．4．3 双向DC／DC变换器

2．5 基于自适应阻抗二次控制直流微电网下垂控制改进

2．5．1 直流下垂控制缺陷分析

2．5．2 自适应阻抗二次控制方法设计

2．6 本章小结

第三章 混合储能系统控制策略与仿真

3．1 混合储能系统拓扑结构

3．2 蓄电池组的容量均衡策略

3．3 混合储能系统充放电策略

3．3．1 混合储能控制框图

3．3．2 控制系统1的控制策略

3．3．3 控制系统2的控制策略

3．3．4 控制系统协同工作模式

3．4 本章小结

第四章 混合储能系统及其在含风电、光伏的直流微电网中的应用仿真研究

4．1 混合储能系统自动充放电控制策略的仿真

4．2 蓄电池模块容量均衡策略仿真

4．3 自适应阻抗二次控制仿真模型分析

4．4 混合储能系统在含风电、光伏的直流微电网中的仿真研究

4．4．1 混合储能系统平抑微电源功率波动实验

4．4．2 蓄电池对超级电容器电压的调节实验

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢