直流微电网的能量管理研究

直流微电网由于能量变换环节少，系统效率高，控制方便、灵活等优点，已经成为目前的研究热点。而微电网中的微电源数目众多，不同的微电源又有着不同的特性，如何协调这些微电源，实现各类能源的优势互补，是微电网控制的一个难点问题。解决微电网的能量管理问题，不仅能满足用户越来越高的电能质量要求，实现良好的经济效益，而且对缓解能源危机和环境污染危机具有重要的研究价值。 本文的研究对象为由光伏电池、蓄电池和超级电容三种装置组成的直流微电网系统。文中对光伏电池的输出特性进行研究，根据系统控制目标，采用滞环控制实现光伏电池两种工作模式(MPPT和恒流模式)的平滑切换，保证了系统运行的可靠性。文中综合考虑蓄电池工作特性和接口变换器特点，确定了蓄电池的管理策略，该策略只用一套控制电路实现了能量的双向流动，兼顾了两个功率流上的稳态和动态性能，有效延长了蓄电池的寿命。此外结合超级电容的工作原理及其在系统中的作用，本文采用一种双滞环控制策略，该策略既避免其频繁切入、切出系统，对系统产生不利影响，同时又能最大限度的吸收回馈能量，提高回收效率。 电压是表示直流微电网系统功率平衡的唯一指标。为了确保母线电压稳定，必须保证三种电源协调工作，对系统的能量走向进行管理。本文给出了能量管理的控制思路：根据三种电源的状态与母线电压的关系，控制接口变换器，使其工作在相应模式。文中列举了所有可能条件下系统运行过程中出现的八种模式，明确了各变换器相应的工作模式，并进行了系统仿真研究，验证了该策略的可行性。 实验部分进行参数设计，搭建实验平台，进行MPPT实验，蓄电池充放电实验和超级电容的滞环实验，验证理论的正确性。