基于母线电压下垂法的直流微电网能量控制研究

随着电力电子技术的发展、可再生能源的广泛应用以及储能设备成本的降低，出现了多种形式的直流微电网，这些微电网被应用于商业设施中。在含有可再生能源的直流微电网中，为了实现可再生能源的最大程度的利用，必须要对直流微电网实施有效的能量控制策略。因此直流微电网的能量控制研究已经成为当前的热点。 本文选择了一个由光伏电池、蓄电池、燃料电池以及本地负载组成的直流微电网系统作为研究对象。提出了一种直流母线电压下垂法，实现了系统能量控制。 论文在对系统中的每个电源模块研究的基础上，确定了每个电源模块的优化目标：为了实现可再生能源的充分利用，对光伏电池模块采用最大功率跟踪控制；蓄电池作为系统中不可或缺的一部分，在系统出现功率失衡的时候应该能够及时的充放电；除此之外，蓄电池的容量优化应该考虑在内，因为它关系到系统运行的成本和稳定性；燃料电池在某一段工作区域中电压和电流相对稳定，这段区域称为经济运行带，燃料电池的优化目标就是工作于经济运行带上。 文章中详细分析了系统能量控制的各个状态。为了保证各个变换器实施有效地跟踪控制，在整个系统的能量控制拓扑中选择了分布式的控制方式。母线电压下垂控制策略是通过将每个变换器的控制嵌入到相应的控制器中来实现的。每个电源的工作状态由自身的控制器来实现，并且电源控制器通过母线电压和其他的节点的电源的控制器相连，这些节点的信息决定了该电源的工作模式。 最后，采用了MATLAB软件进行了系统的仿真研究，验证了母线电压下垂法实现系统的能量控制的有效性。搭建了以TI公司生产的DSP2407为核心的直流微电网的实验平台，并编写了相关的控制程序。