基于蓄电池储能的微电网控制系统设计

由于微电网易受到来自光伏电池和负载波动的影响,因此储能系统在微网建设中也扮演着越来越重要的角色。基于这种背景,本文对基于蓄电池储能的光储微电网的控制进行了重点研究,并在此基础上完成了其控制系统的设计。光伏电池将太阳能直接转化为电能,构成了整个微电网的基础,本文深入研究其发电过程之后建立其数学模型,并通过仿真观察其电压-电流特性和电压-功率特性。在此基础上,运用扰动观察法解决了最大功率跟踪问题,并通过仿真对算法进行验证。储能系统是微电网系统不可或缺的重要组成部分,通过对储能系统的控制才能将微电源发出的电能进行合理的输出和分配。蓄电池因其容量大,可靠性高和可维护性强而被广泛应用到储能系统中。在基于蓄电池储能的光储微电网中,要求蓄电池储能系统既可以吸收能量又可以释放能量。因此,本文将双向DC-DC变换器应用到光储微电网中,通过分析其拓扑结构和工作原理,将光伏电池和蓄电池之间能量的双向流动相对应。在此基础上,设计了整个光储微电网的拓扑图,通过对其主电路的分析,建立了精确的数学模型,为接下来系统控制器的设计做准备。输出稳定的电压和迅速调节负载的电流和功率以适应负载变化是光储微电网的控制目标。针对以上目标,本文从微电网能量角度出发,在光储电网精确数学模型的基础上,设计了基于无源性理论的小增益控制策略,实现了系统的全局渐近稳定,并满足了系统对控制器有界的要求。在Matlab/Simulink中建立了光储微电网控制系统模型,就以上研究进行仿真验证。仿真表明,本文所设计的小增益控制策略能够稳定输出电压,并迅速调节光伏电池和蓄电池的电流以响应光照强度和负载的变化,保证负载正常工作,能够实现系统的全局渐近稳定,并且相对于基于Hamilton理论的控制策略更具有优势。