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含电动汽车无线充电的直流微网监控系统设计

含电动汽车无线充电的直流微网监控系统设计

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作者：郭志君天津工业大学

学位级别：硕士

随着传统能源的日益枯竭,生态环境的破坏,负荷的持续增长,发展低碳经济,开发清洁能源已经成为世界各国经济和社会可持续发展的重要战略途径。分布式发电和微网技术的不断成熟能够有效缓解全球能源危机和环境污染问题。微网(Microgrid)... 详细信息

随着传统能源的日益枯竭,生态环境的破坏,负荷的持续增长,发展低碳经济,开发清洁能源已经成为世界各国经济和社会可持续发展的重要战略途径。分布式发电和微网技术的不断成熟能够有效缓解全球能源危机和环境污染问题。微网(Microgrid)是一种新型网络结构,是由一组分布式电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。微网能够实现自我控制、保护和管理,既可以与外部电网并网运行,也可以孤岛运行。孤岛直流微网是微网运行的一种结构方式,孤岛微网主要应用在海岛和偏远山区等大电网辐射不到的地区;电动汽车(Electric Vehicles,EVs)作为加快能源转型、实现低碳经济的重要途径引起了越来越多国家的重视,汽车的电气化是未来发展的必然趋势。随着无人驾驶技术的发展,无线传能给电动汽车充电是解决无人驾驶汽车充电问题的有效途径。本文主要研究孤岛直流微网监控系统的相关技术来保证示范工程的可靠、稳定运行。首先研究了光伏、风机出力的最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制技术和蓄电池的充放电控制技术;研究了微网中光伏阵列、风力机和蓄电池的容量配置方法,设计了实际示范工程各分布式电源(Distributed Generation,DG)的容量;研究了系统工作在无人值守状态下所必须的能量管理系统及设计了有效的能量管理算法。整体设计了孤岛直流微网监控系统的软硬件框架。研究并实现了为满足示范工程稳定运行所需的各下位机硬件及其功能;上位机对各下位机实现“三遥”功能,即遥测、遥信和遥控是整个监控系统的关键和难点。示范工程采用了基于RS-485总线的串口通信和基于以太网的网口通信,研究不同通信方式及其报文格式是上下位机通信的关键。利用组态软件开发了友好的上位机界面。各上位机界面中可以实现实时数据显示、历史数据查询、历史曲线记录、事件报警、电动汽车无线充电方式和刷卡充电计费等功能;在监控系统中嵌入整个微网系统的能量管理算法;研究了组态软件与外部数据库的连接和数据操作,上位机对重要数据的实时存储和提取。最后展示了示范工程和监控系统的实验平台和在实验中获得的一些成果。该监控系统经过在示范工程现场调试运行,可以满足整个工程所需的功能,是一套良好、可靠、有效的监控系统。

关键词：直流微网监控系统容量配置与管理组态软件人机接口界面

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