分布式风能—太阳能互补发电直流微网供电下逆变电源研究

【摘要】：新能源开发和利用是人类生存和社会发展进步的重要环节。近年来能源危机频发，环境问题日益突出，更凸显了新能源开发的急迫性和重要性。风能、太阳能均是可再生环保型能源，且在时间、空间上有较好的互补性，开发风光互补复合发电系统将可最大限度地利用风能和太阳能，是新能源开发利用的有效途径。同时，超大规模电力系统的弊端和局限性日益凸现，电网的脆弱性已充分地暴露出来，因此以可再生能源为主的分布式发电技术得到了快速发展。微网中的各种可再生能源发电以及用户的新型负荷需要通过电力电子接口进行变换，采用直流形式将省去电能变换中间环节，可提高设备利用效率，且通过直流系统使微网与交流配电系统之间的耦合程度降低，减小了交流故障对微网的影响。因此，采用直流形式微网可避免交流配电网短路容量过大和负荷稳定等问题，提高电能质量，同时使配电网运行更加经济、灵活和可靠。 本文以直流微网的稳定运行为出发点，对直流微电网的基本结构进行了分析，对基于辅助支撑电容结构的直流斩波电路设计和恒压控制进行了研究。建立了风力发电、太阳能发电等分布式发电的模型，并分析了储能元件(蓄电池和超级电容器)在孤岛模式下的控制方法和运行特性，介绍了直流微网内的能量管理方法，并绘制了直流微电网各组成部分的控制模块方框图，最后提出了一种新的基于多代理的直流微电网控制方法，此项研究在直流微网的应用领域具有较强的前瞻性，对今后的探索具有一定的指导性。最后对风光互补控制逆变器进行了实验调试，实验结果表明本文研究开发的风光互补逆变器能够实现直流微网稳定运行。 【关键词】：风力发电 光伏太阳能发电 换流器 分布式发电模式 直流微网 稳定运行 逆变器
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 背景10
• 1.2 风光互补发电的提出及研究应用现状10-12
• 1.2.1 风能及太阳能特点10-11
• 1.2.2 研究应用现状11-12
• 1.2.3 风光互补系统12
• 1.3 分布式发电与微网技术12-16
• 1.3.1 分布式发电12-14
• 1.3.2 微网14-16
• 1.4 本论文研究的主要内容16
• 1.5 论文内容安排16-18
• 第2章 换流器及斩波电路的设计与控制18-33
• 2.1 直流微网的构成18
• 2.2 换流器结构18-22
• 2.2.1 不可控换流器18-19
• 2.2.2 相控换流器19
• 2.2.3 PWM 换流器19-22
• 2.3 换流器设计22-24
• 2.3.1 换流器主电路拓扑结构22-23
• 2.3.2 换流器直流电压控制23-24
• 2.4 直流斩波电路的设计及控制24-32
• 2.4.1 级联和并联的设计方案24-25
• 2.4.2 直流斩波器设计25-26
• 2.4.3 直流斩波电路的电压复合恒压控制26-29
• 2.4.4 级联恒压控制的实现29-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 直流微网中微源建模及系统控制研究33-50
• 3.1 直流微网的特点33-34
• 3.2 分布式发电模型34-38
• 3.2.1 风力发电模型34-37
• 3.2.2 光伏发电模型37-38
• 3.3 储能装置38-42
• 3.3.1 蓄电池储能38
• 3.3.2 超级电容储能38-39
• 3.3.3 飞轮储能39-40
• 3.3.4 超导储能40
• 3.3.5 储能装置模型40-42
• 3.4 直流微网内的控制42-47
• 3.4.1 功率流向42-43
• 3.4.2 能量管理方法43
• 3.4.3 储能元件的控制和运行分析43-44
• 3.4.4 直流微网控制44-47
• 3.5 直流微网仿真47-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第4章 逆变电源研制50-58
• 4.1 逆变电源的工作原理50-52
• 4.1.1 逆变主电路拓扑结构51
• 4.1.2 逆变器的控制51-52
• 4.2 逆变器硬件电路的设计52-57
• 4.2.1 逆变主电路的设计52-53
• 4.2.2 逆变器控制电路的设计53-55
• 4.2.3 驱动电路的设计55-56
• 4.2.4 保护电路的设计56-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第5章 样机实验分析58-63
• 5.1 样机介绍58-61
• 5.1.1 概述58-59
• 5.1.2 设计特点59
• 5.1.3 样机功能59-60
• 5.1.4 技术指标60-61
• 5.2 实验结果分析61-62
• 5.3 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士学位期间所发表的论文68-69
• 致谢69

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