【摘 要】
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随着产业结构和能源结构调整的持续推进,可再生能源的发展对于降低碳排放进程有着重要意义,是实现绿色转型的重要途径,微电网作为未来发配电系统的重要组成部分,对构建以新能源为主体的新型电力系统有着重要意义。直流微电网以对分布式电源更有效的接纳能力,更少的设备需求,逐渐成为研究热点。针对直流微电网孤岛运行时的功率平衡和直流母线电压稳定控制等问题,本文以直流微电网的协调控制为基础,提出一种直流母线电压信号控
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随着产业结构和能源结构调整的持续推进,可再生能源的发展对于降低碳排放进程有着重要意义,是实现绿色转型的重要途径,微电网作为未来发配电系统的重要组成部分,对构建以新能源为主体的新型电力系统有着重要意义。直流微电网以对分布式电源更有效的接纳能力,更少的设备需求,逐渐成为研究热点。针对直流微电网孤岛运行时的功率平衡和直流母线电压稳定控制等问题,本文以直流微电网的协调控制为基础,提出一种直流母线电压信号控制策略;针对直流侧和网侧不确定干扰对直流微电网并网运行造成的影响,提出了一种改进的滑模控制策略。本文的主要工作内容包括:（1）直流微电网结构和各组成部分的设计。设计了以若干个光伏单元和蓄电池储能单元作为微源的直流微电网结构,对光伏电池和蓄电池建模和分析,验证了输出特性与数学模型相匹配,并对两者的接口电路进行了设计,分析了其工作原理。（2）光伏和储能单元及其控制策略的研究。对于光伏发电单元,提出了基于扰动观察法的MPPT控制策略和下垂控制策略;对于蓄电池储能单元,提出了恒功率充放电控制策略和下垂控制策略。基于母线电压分层的设计,两个微源单元以母线电压为信号,可以在不同的工作模式及其对应的控制策略间平滑切换,通过仿真分析验证了两个微源单元的稳定运行能力及控制策略的有效性。（3）直流微电网的协调控制策略的研究。对于孤岛运行模式,提出一种直流母线电压信号控制策略,依据母线电压层级设计了五种直流微电网的工作模式,仿真结果表明,所设计的控制策略可以实现负荷变化时,直流微电网工作模式的平滑切换、直流母线电压的稳定控制及各单元间的功率分配。（4）并网变换器的滑模控制策略研究。通过分析滑模控制（sliding mode control,SMC）的原理和设计过程,结合双向DC/AC变换器的数学模型,针对电网中的未知干扰因素,提出一种改进的滑模控制策略,在滑模控制器的设计过程中,提出一种新型的趋近律并应用于电流内环。仿真结果表明,对于并网运行的直流微电网,该控制策略可以有效维持直流侧电压稳定,存在不确定干扰因素时,该控制策略使系统具备良好的抗干扰能力。
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