雙層母線直流微電網協(xié)調控制策略研究.pdf

1、直流微電網相對于交流微電網而言，不存在交流系統(tǒng)中無功和頻率等問題，故其結構更為簡單、控制更為方便，而且有利于光伏電池、儲能裝置以及直流負荷等直流性質單元直接接入。鑒于直流微電網以上優(yōu)點，直流形式的微電網結構受到了國內外研究人員越來越多的關注。
　　目前國內外關于直流微電網的研究大多集中于單母線的直流微電網結構，所有直流性質的微電源或負荷都需要經過直流變換器連接到直流母線，降低了整個系統(tǒng)運行效率。為了提高系統(tǒng)運行效率，方便不同電壓等

2、級的負荷直接接入直流微網，減少變換器的使用，本文提出一種新型雙層母線直流微電網結構，并基于此結構設計了相應的協(xié)調控制策略，保證直流微電網的可靠運行。
　　第一，主要分析了光伏發(fā)電模型及最大功率追蹤控制。依據光伏電池數(shù)學模型，在Matlab/Simulink中搭建光伏電池仿真模型，通過仿真得出其輸出特性曲線；由輸出特性曲線可以看出，光伏電池的 P-U曲線呈現(xiàn)強烈的非線性。為了追蹤光伏電池的最大功率點，文中介紹并分析了廣泛應用的最大功

3、率跟蹤（maximum power point tracking，MPPT）控制算法，選擇變步長電導增量法作為直流微電網系統(tǒng)的 MPPT控制策略，并進行了仿真驗證。
　　第二，重點研究了系統(tǒng)的混合儲能單元。介紹了鋰電池和超級電容的工作原理、數(shù)學模型以及充放電特性；根據直流微電網系統(tǒng)的控制要求，結合各儲能單元的充放電特性，選擇鋰電池和超級電容級聯(lián)的混合儲能結構作為系統(tǒng)的儲能單元；分析了儲能單元與直流母線間的雙向DC/DC變換器連接方

4、式，對雙向DC/DC變換器的工作模式進行了分區(qū)，并據此設計了相應的控制策略。
　　第三，研究了雙層母線直流微電網系統(tǒng)結構、功率流向及控制策略。雙層母線直流微電網由兩電壓等級不同的直流微電網通過Buck/Boost雙向變換器連接構成。將鋰電池超級電容組成混合儲能系統(tǒng)應用于直流子網中，并設計其協(xié)調控制策略，保證系統(tǒng)優(yōu)化運行的同時延長了鋰電池的使用壽命。根據Buck/Boost雙向變換器的電壓-功率下垂特性，對高低壓兩側電壓進行歸一化處

5、理，提出適用于Buck/Boost雙向變換器的下垂控制，此控制策略可以根據兩直流子網電壓高低有效控制子網間的功率傳輸，實現(xiàn)整個系統(tǒng)功率平衡，提高系統(tǒng)的運行可靠性。
　　第四，設計并開發(fā)了含有光伏系統(tǒng)、混合儲能系統(tǒng)以及Buck/Boost雙向變換器的雙層母線直流微電網實驗平臺。利用DSP TMS320F28335作為系統(tǒng)控制芯片，通過實驗驗證了系統(tǒng)協(xié)調控制策略的有效性。實驗結果表明，本文設計的Buck/Boost雙向變換器下垂控制策