【摘 要】
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在“碳达峰”和“碳中和”的背景下,分布式风电直流微电网以其控制简单、损耗较小的优势成为重点研究对象。风速的波动性、随机性以及负载投切都会引起系统功率波动,造成母线电压偏差,严重影响电能质量。混合储能技术既能平抑功率波动,又能发挥蓄电池与超级电容的低频、高频特性优势,延长储能元件寿命。为保证系统稳定运行与方便Web监控,本文以风储直流微电网为研究对象,主要研究混合储能功率分配、母线电压补偿及超级电容
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在“碳达峰”和“碳中和”的背景下,分布式风电直流微电网以其控制简单、损耗较小的优势成为重点研究对象。风速的波动性、随机性以及负载投切都会引起系统功率波动,造成母线电压偏差,严重影响电能质量。混合储能技术既能平抑功率波动,又能发挥蓄电池与超级电容的低频、高频特性优势,延长储能元件寿命。为保证系统稳定运行与方便Web监控,本文以风储直流微电网为研究对象,主要研究混合储能功率分配、母线电压补偿及超级电容SOC恢复的协调控制策略,完成Web监控平台与仿真系统的数据通信。具体内容如下:（1）建立风储直流微电网系统仿真模型。首先确定含有HESS的风电直流微电网系统整体设计方案;其次对风力发电系统建模,并分析风力机特性与MPPT控制原理;最后对HESS建模,建立蓄电池与超级电容储能元件的数学模型,分析充放电控制原理,并对双向直流变换器建立小信号数学模型,为后续研究控制策略奠定基础。（2）提出含有母线电压补偿及超级电容SOC恢复的自适应虚拟阻抗下垂控制策略。首先采用虚拟阻抗下垂控制HESS功率分配,通过设计合适的分频点将波动功率按高低频分配给超级电容和蓄电池响应;其次针对HESS系统动态响应速度慢、功率分配精度低的问题,加入模糊逻辑算法不断优化下垂系数提高分配精度,然后加入二次电压补偿控制来解决功率分配精度与母线电压偏差的矛盾;最后针对超级电容容量小、操作间隔时间长易造成SOC超出正常范围的缺点,提出超级电容SOC恢复控制策略。仿真测试表明,含有母线电压补偿及超级电容SOC恢复的自适应虚拟阻抗下垂控制策略在风电直流微电网系统中可加快系统动态响应速度、提高HESS功率分配精度、减小母线电压偏差以及保持超级电容SOC工作在正常范围。（3）完成Web监控平台与Matlab/Simulink仿真系统数据通信的接口设计。首先采用SOCKET技术完成SIMULINK与MATLAB的Base Workspace实时交互;然后采用API接口技术完成MATLAB与实验室提供的Web平台数据交互;最后基于Web监控平台的Incharts、SVG等技术完成系统数据的可视化监控。
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