直流微电网储能装置逆推滑模控制策略研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiangchao1989
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储能装置作为微电网的重要组成部分,通过双向DC/DC变换器与母线连接,可以在电力系统负载过大或系统瘫痪时为负载供电。因此,建立合理准确的储能装置以及双向DC/DC变换器模型,制定储能装置的充放电工作模式切换规则,设计逆推滑模控制策略,可以避免储能装置频繁切换工作模式,减小电流在储能装置与母线之间传递时产生的波动,对提高微电网的稳定性、减少电能损耗、保证供电可靠性具有重要意义。在研究直流微电网特点及工作原理的基础上,构建直流微电网整体结构,并建立储能装置的三阶动态模型。选取铅酸蓄电池作为储能电池进行充放电实验,根据实验结果得到仿真模型参数,在Matlab/Simulink中建立储能电池的仿真模型,其中包含SOC、DOC两个计算子模块。对模型进行放电仿真验证,与实测曲线作对比,验证模型的准确性。选择双向半桥变换器作为储能电池与直流母线之间电流传递的变换器,建立双向半桥变换器结构,确定双向DC/DC变换器的工作模式与电流流向关系。根据所建双向DC/DC变换器结构建立Simulink模型,对其Boost/Buck两种工作模式进行仿真,得到流经电感的电流、电压以及开关管、二极管和变换器输出的电压波形,与理论结果进行对比。为了减少储能电池充放电模式切换时产生的抖动,设计逆推滑模控制器对双向DC/DC变换器进行控制。先对双向DC/DC变换器建立状态空间模型,在此基础上进行反馈线性化,加入对实际应用中元件老化等不确定参数的考虑,得到逆推控制函数。再将滑模项引入到设计当中,完成逆推滑模控制器的设计。最后在Matlab/Simulink中搭建整体直流微电网系统,设置仿真参数,针对负载需求不同、储能电池SOC不同的情况进行仿真,得到不同情况下母线电压以及储能电池SOC的变化曲线,与传统PI控制下的曲线作对比,验证逆推滑模控制策略的有效性与准确性。
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