基于蓄电池储能优化及荷电状态均衡的直流微电网控制研究

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随着能源需求的不断增长,以利用可再生能源进行发电的分布式发电技术得到了快速发展。直流微电网因控制实现简单、能源转化率高等优点,成为接纳新能源分布式发电的平台之一。新能源发电以间歇性和波动性较强的风光发电为主,对其稳定性的控制成为了直流微电网控制的研究重点。蓄电池作为一种重要能量储存设备,能够以松弛终端的角色接入直流微电网,其控制方式和使用年限对直流微电网的稳定性具有重大的影响。研究风能和太阳能发电,以光伏和永磁直驱风机为载体,研究了两者的发电原理和控制方法。为了最大程度的利用风能和太阳能,根据光伏和永磁直驱风机的直流接口,分析了最大功率追踪的控制方法。根据储能的原理和发展状况,以适用范围比较广的锂电池储能为例,分析了储能的原理和实现能量双向流动接口的工作方式。为了提高直流微电网电力接口抑制冲击性波动的能力,提升直流母线的稳定性,将直流旋转电机的外特性引入到储能的接口控制中,研究了一种模拟直流电机特性的控制方法,通过对控制方法的探究和小信号建模,分析了控制中惯性参数和阻尼参数的影响。根据控制方法,在仿真平台搭建了风光蓄直流微电网,对微电源波动和负荷投切进行了仿真分析,通过与传统双闭环PI控制下直流母线稳定性的对比,证明了所提出控制方法能够优化蓄电池储能性能,增强系统的抗干扰能力,提升母线的柔性。针对直流微电网中储能设备分散性强,控制参数不一致,容易引起运行中蓄电池荷电状态不均衡的现象,对电流内环添加下垂控制,设置电流修正量,让并联运行的蓄电池能够实时的反馈自身的荷电状态值进行功率调整,达到荷电状态和输出功率的一致性。并根据下垂控制易引起母线电压跌落的不足,将模拟电机特性控制加入并联蓄电池的控制中。搭建了包含并联蓄电池的直流微电网模型,对并联蓄电池的充放电均衡和直流母线稳定性进行了仿真研究,结果表明控制策略能够很好的均衡并联蓄电池的荷电状态值,并且能够改善母线的抗跌落能力。
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