孤立微电网的建模及能量管理仿真实验研究

摘要

当今世界石油、煤炭等化石能源面临着枯竭的严峻问题，而风能、太阳能作为新兴的清洁能源，具有取之不尽用之不竭的特点，加之具有环境友好，不会污染环境等优点，大力开发利用新能源已经成为世界各国的趋势。微电网作为接纳可再生能源的重要形式，可作为大电网的有益补充，很好地解决偏远山区、牧区、海岛的居民供电问题。针对具有风光储等环节的微电网运行特性进行建模和能量管理的仿真研究具有重要的现实意义。
　　本文提出了一种风光储孤立微电网的整体拓扑结构，并对系统中的风力发电系统、光伏发电系统、储能系统进行了详细介绍。结合风光储孤立微电网的特性研究，分别建立了包含风力机、永磁直驱同步发电机、AC/DC整流器，DC/DC升压器的风力发电系统模型；以光伏电池，DC/DC升压器为基础的光伏发电系统模型；包含储能蓄电池的储能系统模型；同时也对LCL滤波模块及PWM控制模块进行了建模。在各子系统模型基础上，搭建了整个微电网的仿真模型，对微电网优化运行、控制特性及能量管理开展仿真研究。
　　论文对风力发电系统、光伏发电系统的最大功率跟踪技术（MPPT）进行了详细阐述，利用仿真模型对最大功率跟踪策略进行了仿真研究和实现。详细论述了孤立微电网的逆变控制策略，根据PID控制器的特性及神经网络的优点，提出了BP-PID复合控制策略，并与普通PID控制策略进行对比分析，表明当采用非线性负载时，系统仍能正常稳定运行。最后，基于孤立微电网模型，分析了该系统的能量流动过程，根据直流母线电压的变化，提出了不同的能量管理策略。

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第1章 绪 论

1.1研究背景

1.2微电网国内外研究现状

1.3本课题研究现状

1.4本文研究内容

第2章 孤立微电网的拓扑结构分析与建模研究

2.1微电网的结构与分析

2.2风力发电系统的分析与建模

2.3光伏发电系统的分析与建模

2.4储能蓄电池分析与建模

2.5整流电路的分析与建模

2.6逆变电路的分析与建模

2.7小结

第3章 孤立微电网的功率控制及逆变策略研究

3.1孤立微电网的功率控制技术

3.2微电网最大功率Simulink仿真结果分析

3.3孤立微电网逆变控制策略研究

3.4小结

第4章 孤立微电网的能量管理策略与仿真

4.1孤立微电网的能量流动状态

4.2孤立微电网的能量管理策略

4.3孤立微电网的能量管理仿真实验研究

4.4小结

第5章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

致谢