【摘 要】
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近些年来分布式能源技术得到迅速发展,为了减小分布式能源直接并网对电能质量的影响,通常将各种分布式能源有机组合成微电网。由于光伏、燃料电池、储能单元、风机等产生电能
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近些年来分布式能源技术得到迅速发展,为了减小分布式能源直接并网对电能质量的影响,通常将各种分布式能源有机组合成微电网。由于光伏、燃料电池、储能单元、风机等产生电能大多为直流电或非工频电,直流微电网相比交流微电网,能更好地接纳风、光等分布式可再生能源,并且有效的减少DC/DC,DC/AC等多级能量转换环节。且直流母线电压是衡量直流微电网系统内部功率平衡的唯一标准,有别于交流微网存在的频率稳定,无功功率补偿问题,能够有效减小成本,降低控制难度。在微电网研究过程中,本文首先对光伏,储能等微电网子系统进行了研究与分析。在其基础上搭建了直流微电网样机平台,该平台主要由光伏曲线模拟装置、最大功率跟踪(MPPT)装置、双向DC/DC装置、电池模拟器装置以及双向DC/AC储能变流器等单元模块组成。其次在实践过程中发现随着多级电力电子设备的接入,各级DC/DC,DC/AC等中间能量转换单元的损耗问题不容忽视。据此展开分析可知其损耗和端口变换器输出电压与母线电压的落差有密切关系,并以损耗与电压差构建损耗最小函数,为多母线结构中母线电压选取提供参考。采用基于直流母线电压信号的分层协调控制策略维持母线电压稳定,着重分析了直流微网中下垂控制的应用,针对采用传统下垂控制带来的母线电压跌落问题,提出基于电压补偿的改进控制策略;并结合储能单元SOC荷电状态进行功率比例分配,并针对母线电压易波动以及低惯性等问题,通过改进控制策略挖掘微网中潜藏惯性,虚拟出等效电容以增强系统惯性以提高稳定性。基于Matlab/Simulink搭建了直流微电网模型,对改进控制策略分别加以仿真验证。其结果表明改进下垂控制策略能够有效减小电压偏差,维持母线电压稳定;能根据储能单元SOC荷电状态合理的分配储能单元间的功率比例;能够受到扰动时的为直流微电网提供灵活可调的惯性支持,以提高系统稳定性。
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