基于储能装置不同接入方式的微电网控制策略与运行特性研究

作     者：邵泓钦 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谭永东

授予年度：2013年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：风光储微电网 集中式储能 分布式储能 平滑切换 控制策略 

摘      要：储能装置作为微电网中不可或缺的重要设备,在保证系统安全稳定运行、改善电能质量、提高供电可靠性以及优化微电网经济效益等方面发挥着重要作用。本文以风光储互补微电网为研究对象,实现微电网安全稳定运行为目标,研究了储能装置在微电网中的作用机理。 首先,介绍了微电网中各种类型的储能装置,分析了储能装置在微电网中作用,根据储能装置不同接入方式,将微电网中储能系统分为分布式储能和集中式储能。采用蓄电池储能作为研究对象,建立了蓄电池的等效电路模型和充放电电路,设计了蓄电池的充放电控制方法。 其次,研究了微电网的运行特性和控制策略。风光储微电网中,光伏电池、直驱式永磁同步风力电机以及蓄电池储能都是通过逆变器并网发电,所以研究了基于电力电子接口的微电源三种控制策略：PQ控制、V/F控制和Droop控制。研究了微电网系统层面控制策略：主从控制和对等控制。 然后,为了搭建风光储微电网系统,建立了两级式光伏并网发电系统和直驱式永磁同步风力发电系统。采用基于Boost电路的占空比扰动观察法的光伏电池最大功率点跟踪控制方法和最优叶尖速比的最大风能追踪控制方法,实现太阳能和风能的最大利用率。并采用直流电压外环电感电流内环的并网逆变器控制策略,实现了光伏电池和直驱永磁同步风力电机的并网发电。 最后,建立了含集中式储能和含分布式储能两种不同拓扑结构的风光储微电网系统,含集中式储能的微电网设计为主从控制、含分布式储能的微电网设计为对等控制。利用Matlab/Simulink软件进行仿真实验,两种不同结构的微电网,都实现了并网模式和孤岛模式时安全稳定运行,以及两种运行模式之间的平滑切换,验证了设计的控制策略的有效性和正确性。