含燃料、光伏电池的微网建模及控制研究

【摘要】：随着分布式电源技术的发展，传统并网发电控制方式制约了分布式电源的有效利用，而微电网技术的出现，大大提高了分布式电源利用率，因此研究微电网运行控制方法具有重要意义。本文分析了微电网的组成及其特点，然后对燃料电池的种类和特点进行了分析，在分析和研究固体燃料电池（SOFC）数学模型的基础上搭建了定燃料利用率控制下的SOFC仿真模型，对其发电特性进行了仿真分析；对光伏电池的原理和发电特性进行了研究，以工程数学模型作为建模的理论依据，搭建了光伏电池仿真模型，在对常用的光伏最大功率跟踪算法分析的基础上，采用扰动观测对光伏最大功率跟踪进行仿真，所建模型具有较好动态性能和环境适应性。文中微电网采用PQ、V/F控制相结合的控制策略，构建了PQ、V/F控制模块，搭建了含燃料、光伏电池的微网仿真模型；微网并网运行时燃料电池和光伏电池均采用PQ控制，孤网运行时光伏电池仍采用PQ控制，而燃料电池变为V/F控制。仿真研究了扰动下的微网馈线电压及频率和各微电源的输出功率，分析仿真曲线得出微网在并网、孤网运行情况下都能够经过短暂的波动及时达到稳定运行状态，验证了所采用的控制策略的正确性；通过对微网的并网和孤网两种运行方式切换过程的仿真进一步验证了控制方法可靠性。 【关键词】：燃料电池 光伏电池 微网控制
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM743
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 微网研究现状9-11
• 1.2.2 燃料电池研究现状11-12
• 1.2.3 光伏电池研究现状12
• 1.3 本文主要工作12-14
• 第二章 微网的组成及其微电源建模14-30
• 2.1 微网的概念及微网的构成14-15
• 2.1.1 微网概念14-15
• 2.1.2 微网的组成15
• 2.2 固体燃料电池建模及仿真15-20
• 2.2.1 固体燃料电池工作原理16
• 2.2.2 固体燃料电池建模16-19
• 2.2.3 固体燃料电池模型验证及分析19-20
• 2.3 光伏电池的建模及仿真20-25
• 2.3.1 光伏电池工作原理20
• 2.3.2 光伏电池的建模20-23
• 2.3.3 光伏电池模型验证及分析23-25
• 2.4 光伏最大功率跟踪建模及仿真25-29
• 2.4.1 扰动观察法分析25-26
• 2.4.2 电导增量法分析26-27
• 2.4.3 滞环比较法分析27-28
• 2.4.4 光伏最大功率跟踪仿真28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 微网控制策略分析30-48
• 3.1 微电源的控制方法30-31
• 3.1.1 PQ 控制30
• 3.1.2 V/F 控制30-31
• 3.1.3 DROOP 控制31
• 3.2 微网控制策略31-32
• 3.2.1 主从控制模式31
• 3.2.2 对等控制模式31-32
• 3.3 微网中控制系统建模32-47
• 3.3.1 逆变器的数学模型32-33
• 3.3.2 滤波电路参数设计原则33-34
• 3.3.3 PQ 控制模块建模34-38
• 3.3.4 V/F 控制模块建模38-43
• 3.3.5 DROOP 控制模块建模43-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 微网运行分析48-55
• 4.1 并网运行仿真分析48-50
• 4.2 孤网运行仿真分析50-52
• 4.3 运行模式切换下的仿真分析52-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 总结与展望55-57
• 5.1 工作总结55
• 5.2 工作展望55-57
• 参考文献57-60
• 攻读硕士学位期间发表论文60-61
• 致谢61

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