用于直流微網(wǎng)的風光接入拓撲及其控制.pdf

1、隨著能源危機和環(huán)境危機的日益加劇，世界各國都開始關(guān)注清潔能源的發(fā)展和可再生能源的利用，以風能和太陽能為代表的分布式能源已逐漸成為學術(shù)界和工業(yè)界的研究熱點[1-2]。
　　但由于分布式發(fā)電空間分布的廣泛性和時間分布的隨機性，當分布式發(fā)電滲透率逐漸升高時，現(xiàn)有的電力系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和設(shè)計理念上都面臨著很大的挑戰(zhàn)。為解決這一實際問題，美國學者于本世紀初首先提出了微網(wǎng)的概念。近年來，對微網(wǎng)的研究已成為國內(nèi)外電氣工程領(lǐng)域的一個熱點問題[3-5]。

2、本論文基于直流架構(gòu)的微網(wǎng)系統(tǒng)，主要研究用于直流微網(wǎng)系統(tǒng)的全功率風力發(fā)電控制策略、高增益光伏接入拓撲以及系統(tǒng)控制與能量管理機制。
　　1.在直流微網(wǎng)系統(tǒng)風力發(fā)電單元，本論文利用反電勢估算法原理，實現(xiàn)了基于內(nèi)置觀測器的永磁電機位置估測矢量控制策略。在此基礎(chǔ)上采用風機內(nèi)在功率特性MPPT策略，實現(xiàn)了最大風能捕獲和功率管理，并利用李雅普諾夫第一定理證明了這種策略在整個工作范圍內(nèi)的穩(wěn)定性。同時，搭建了一套5kW永磁電機實驗測試平臺，對此控制

3、策略的有效性進行了實驗驗證。
　　2.在直流微網(wǎng)系統(tǒng)光伏發(fā)電單元，在總結(jié)現(xiàn)有高增益光伏接入拓撲的基礎(chǔ)之上，提出了一種基于耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)的有源箝位Boost高增益變流器拓撲結(jié)構(gòu)。利用耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)引入了一個新的升壓控制自由度，實現(xiàn)了在常規(guī)占空比條件下的高升壓。同時，又利用耦合電感中的原邊漏感實現(xiàn)了主開關(guān)管的ZVS軟開通。實現(xiàn)了將光伏組件輸出的較低直流電壓高效率地提升至滿足并網(wǎng)單元需求的直流母線電壓的轉(zhuǎn)換任務(wù)。在實驗室制作了一臺實

4、驗樣機，驗證了此新型變流器在光伏發(fā)電應(yīng)用場合的有效性。
　　3.根據(jù)直流徼網(wǎng)系統(tǒng)的控制要求，本論文選擇層次控制為整個系統(tǒng)的控制架構(gòu)方案，并相應(yīng)提出了變流器控制層，母線控制層以及調(diào)度管理層的層次控制結(jié)構(gòu)。在變流器控制層中，為各交流器建立了簡化模型。在母線控制層中，介紹了系統(tǒng)中各個單元模塊的控制算法，以及根據(jù)母線電壓協(xié)調(diào)各單元運行的機制，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。最后，在實驗室搭建了一套直流微網(wǎng)測試平臺，通過多組實驗驗證了理論分析的正確性和可