基于储能控制的分布式发电单元稳定性研究

论文摘要

随着可再生能源并网发电量的不断增加，分布式发电技术得到广泛应用。间歇性能源通过直流分布式结构能够简单可靠地组网，但也存在诸多亟待解决的问题。恒功率负载因具有负阻抗特性会影响分布式发电系统的电压稳定性，负载功率增大，会导致分布式系统稳定性的降低。本文研究了恒功率负载影响直流分布式发电系统电压稳定性的原因，提出引入超级电容功率缓冲环节解决问题的方案。本文根据阻抗模指标研究了恒功率负载对直流分布式发电单元电压稳定性的负阻尼作用，借助一个简化的电路模型，对分布式单元进行了模块化定义和阻抗界定，根据系统电压的稳定性判据得出了恒功率负载的功率约束条件。依据负载功率等级和负阻尼作用强度的关系，本文提出引入超级电容功率缓冲系统改善电压稳定性的方案。通过Matlab软件进行相应的仿真，验证了功率约束条件的正确性以及所提出方案的可行性。最后，设计、搭建了以DSP芯片TMSF2812为数字控制核心的实验平台，利用两重交错并联的双向Buck-Boost变换器作为超级电容的接口电路，完成了直流分布式发电单元的实验调试工作。通过理论分析和实验结果，本文验证了恒功率负载功率约束条件的正确性，实现了通过超级电容功率缓冲环节提高直流分布式发电单元电压稳定性的目标，同时利用交错型接口电路优化了超级电容的工作状态。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 分布式发电发展现状与储能技术的重要性
• 1.2.1 分布式发电技术国内外发展情况
• 1.2.2 分布式系统中储能技术的重要性
• 1.3 超级电容储能技术应用现状
• 1.4 本文的主要内容
• 第2章 直流分布式发电单元电压稳定性分析
• 2.1 直流分布式发电单元的模型分析
• 2.1.1 直流分布式电力系统结构介绍与阻抗界定
• 2.1.2 系统电压稳定的阻抗模指标
• 2.2 恒功率负载与负阻抗特性研究
• 2.2.1 恒功率负载和负阻抗特性分析
• 2.2.2 直流分布式单元电压稳定判据
• 2.3 分布式单元电压稳定性与功率约束条件分析
• 2.3.1 直流分布式发电单元电路模型分析
• 2.3.2 电压稳定性与功率约束条件分析
• 2.3.3 负载功率与负阻尼关系研究
• 2.4 本章小结
• 第3章 超级电容功率缓冲系统研究
• 3.1 超级电容简介
• 3.1.1 超级电容的储能原理与电路模型
• 3.1.2 超级电容性能指标与特点
• 3.1.3 超级电容工作模式介绍
• 3.2 超级电容接口电路的研究
• 3.2.1 储能用双向变换器简介
• 3.2.2 超级电容对接口电路性能要求分析
• 3.2.3 两重交错双向 Buck-Boost 变换器分析
• 3.2.4 控制策略与仿真分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 实验系统组成与方案设计
• 4.1 直流分布式发电单元实验方案设计
• 4.1.1 实验功率等级分析与设计
• 4.1.2 开关器件选型和电感选型
• 4.1.3 辅助电路介绍
• 4.2 实验数字控制实现方法简介
• 4.3 本章小结
• 第5章 分布式发电单元实验结果分析
• 5.1 电源模块功率约束实验分析
• 5.2 超级电容功率缓冲实验分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介