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在过去的几十年里,随着可再生能源(renewable energy sources,RESs)的普及和减少化石燃料资源政策的推广,微网的概念越来越受欢迎。交直流混合微网正是近年来新兴的兼具交流微网与直流微网优势的新型微网,具有着与大电网相互配合高效接纳分布式能源的优势,同时又可以充分发挥分布式发电(distributed generation,DG)的潜能,是当前电力系统领域的研究前沿?为了保证微网的安全可靠运行,动态功率管理控制策略的研究是进一步探索微网关键技术的重要部分,而作为协调两个微网功率的双向AC/DC功率变换器控制策略的研究则是实现动态功率管理控制策略的基础。
论文首先介绍了交直流混合微网系统的结构,分别对光伏、蓄电池和超级电容器(super capacitor,SC)数学模型,电动汽车充电站运行原理,双向AC/DC功率变换器的基本结构及数学模型进行说明,并分析了蓄电池、超级电容器以及电动汽车充电站的基本控制策略。
针对目前还没有一种成熟的孤岛微网动态功率管理控制策略,在保持直流母线电压恒定同时使得混合储能系统和电动汽车充电站的功率分配可以通过电流分配系数λ的调节而调整,提出了基于混合储能与电动汽车充电站的孤岛微网动态功率管理控制策略。该控制策略根据混合储能与电动汽车充电站荷电状态设定了9种模式切换条件,在合理控制混合储能系统和电动汽车充电站的荷电状态时,实现混合储能和电动汽车充电站功率共享的目的。
针对双向AC/DC功率变换器基于传统的直流电压下垂控制方法会由于线路电阻的影响,在交直流混合微网产生循环功率的问题,提出了一种通过在直流子微网的直流电压上叠加一个小的交流电压信号的下垂控制方法来进行直流和交流子微网之间的功率分配。其中,交流信号的频率与相应的输出功率成正比。因此,功率的传输及分配可以在没有任何通信网络的情况下运行,提高了功率分配的精度。此外,由于所加信号频率对于所有双向AC/DC功率变换器都具有相同的值,因此功率分配不会受到线路电阻的影响,所以,该方法还可以解决两个电网之间的循环功率问题。
最后,基于Matlab/Simulink搭建了基于混合储能与电动汽车充电站的孤岛交直流混合微网系统,验证所提控制策略的可行性和有效性。
论文首先介绍了交直流混合微网系统的结构,分别对光伏、蓄电池和超级电容器(super capacitor,SC)数学模型,电动汽车充电站运行原理,双向AC/DC功率变换器的基本结构及数学模型进行说明,并分析了蓄电池、超级电容器以及电动汽车充电站的基本控制策略。
针对目前还没有一种成熟的孤岛微网动态功率管理控制策略,在保持直流母线电压恒定同时使得混合储能系统和电动汽车充电站的功率分配可以通过电流分配系数λ的调节而调整,提出了基于混合储能与电动汽车充电站的孤岛微网动态功率管理控制策略。该控制策略根据混合储能与电动汽车充电站荷电状态设定了9种模式切换条件,在合理控制混合储能系统和电动汽车充电站的荷电状态时,实现混合储能和电动汽车充电站功率共享的目的。
针对双向AC/DC功率变换器基于传统的直流电压下垂控制方法会由于线路电阻的影响,在交直流混合微网产生循环功率的问题,提出了一种通过在直流子微网的直流电压上叠加一个小的交流电压信号的下垂控制方法来进行直流和交流子微网之间的功率分配。其中,交流信号的频率与相应的输出功率成正比。因此,功率的传输及分配可以在没有任何通信网络的情况下运行,提高了功率分配的精度。此外,由于所加信号频率对于所有双向AC/DC功率变换器都具有相同的值,因此功率分配不会受到线路电阻的影响,所以,该方法还可以解决两个电网之间的循环功率问题。
最后,基于Matlab/Simulink搭建了基于混合储能与电动汽车充电站的孤岛交直流混合微网系统,验证所提控制策略的可行性和有效性。