光伏微电网储能平抑功率波动的控制策略研究

来源 :辽宁工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiexia1987623
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光伏微电网中,由于“源”、“荷”、“储”的随机性、间歇性和波动性,存在功率波动引起系统的电能质量问题。为保证光伏微电网的高质量运行,寻求储能系统有效地平抑功率波动的控制策略是关键。本文从光伏微电网的功率波动问题入手,针对储能系统平抑功率波动的相关控制问题展开研究,具有理论意义与实用价值。主要工作内容如下:以光伏微电网系统结构为基础,分析了功率波动问题产生的原因。深入研究铅酸蓄电池和超级电容的充放电特性,及其相配合的形式构成储能系统的运行特性,分别建立了铅酸蓄电池和超级电容的数学模型。为解决光伏微电网中波动功率的分解问题,针对铅酸蓄电池和超级电容存在的差异,给出一种基于小波包分解的波动功率分析方法。通过对不同小波基函数的对比,采用Daubechies小波函数作为小波包分解的基函数。依据铅酸蓄电池的响应时间(1~60min)和超级电容的响应时间(小于1min),以储能系统需要承担的最低频率为标准,确定小波包分解层数为6层时满足波动功率的分解需求,进而将波动功率分解为低频段、次高频段和高频段三部分。将分解后不同频段的波动功率进行合理分配,配置各储能单元的容量。对算例中铅酸蓄电池和超级电容的荷电状态进行仿真分析,确定小波包分解方法在光伏微电网波动功率分解方面的准确性。为有效平抑波动功率,针对储能系统双向DC/DC变换器的控制问题,提出一种改进的模糊下垂控制策略。在传统模糊下垂控制的基础上,改进模糊控制器的输入量,将小波包分解后不同频段的波动功率和母线电压稳定值作为模糊控制器的输入量,并建立相应的模糊规则库,解模糊后直接输出各储能单元所需的下垂系数,解决了传统模糊下垂控制过程繁琐而导致的储能系统过渡过程较长的问题。通过对下垂系数的快速调整,经电压电流双闭环控制改变PWM占空比,实现对双向DC/DC变换器输出量的动态控制,以达到快速、有效平抑功率波动的目标。对算例中铅酸蓄电池和超级电容出力情况进行仿真分析,确定模糊下垂控制策略在变换器控制方面的有效性。在Matlab/Simulink中搭建光伏微电网的仿真模型,仿真结果与传统模糊下垂控制策略相比,在平抑波动功率的准确度和速度方面有所提升,验证了提出的以小波包分解为基础的改进型模糊下垂控制策略平抑光伏微电网功率波动时的可行性和快速性。
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