分布式風能—太陽能互補發(fā)電直流微網供電下逆變電源研究

【摘要】：新能源開發(fā)和利用是人類生存和社會發(fā)展進步的重要環(huán)節(jié)。近年來能源危機頻發(fā)，環(huán)境問題日益突出，更凸顯了新能源開發(fā)的急迫性和重要性。風能、太陽能均是可再生環(huán)保型能源，且在時間、空間上有較好的互補性，開發(fā)風光互補復合發(fā)電系統將可最大限度地利用風能和太陽能，是新能源開發(fā)利用的有效途徑。同時，超大規(guī)模電力系統的弊端和局限性日益凸現，電網的脆弱性已充分地暴露出來，因此以可再生能源為主的分布式發(fā)電技術得到了快速發(fā)展。微網中的各種可再生能源發(fā)電以及用戶的新型負荷需要通過電力電子接口進行變換，采用直流形式將省去電能變換中間環(huán)節(jié)，可提高設備利用效率，且通過直流系統使微網與交流配電系統之間的耦合程度降低，減小了交流故障對微網的影響。因此，采用直流形式微網可避免交流配電網短路容量過大和負荷穩(wěn)定等問題，提高電能質量，同時使配電網運行更加經濟、靈活和可靠。 本文以直流微網的穩(wěn)定運行為出發(fā)點，對直流微電網的基本結構進行了分析，對基于輔助支撐電容結構的直流斬波電路設計和恒壓控制進行了研究。建立了風力發(fā)電、太陽能發(fā)電等分布式發(fā)電的模型，并分析了儲能元件(蓄電池和超級電容器)在孤島模式下的控制方法和運行特性，介紹了直流微網內的能量管理方法，并繪制了直流微電網各組成部分的控制模塊方框圖，最后提出了一種新的基于多代理的直流微電網控制方法，此項研究在直流微網的應用領域具有較強的前瞻性，對今后的探索具有一定的指導性。最后對風光互補控制逆變器進行了實驗調試，實驗結果表明本文研究開發(fā)的風光互補逆變器能夠實現直流微網穩(wěn)定運行。 【關鍵詞】：風力發(fā)電 光伏太陽能發(fā)電 換流器 分布式發(fā)電模式 直流微網 穩(wěn)定運行 逆變器
【學位授予單位】：河北科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 背景10
• 1.2 風光互補發(fā)電的提出及研究應用現狀10-12
• 1.2.1 風能及太陽能特點10-11
• 1.2.2 研究應用現狀11-12
• 1.2.3 風光互補系統12
• 1.3 分布式發(fā)電與微網技術12-16
• 1.3.1 分布式發(fā)電12-14
• 1.3.2 微網14-16
• 1.4 本論文研究的主要內容16
• 1.5 論文內容安排16-18
• 第2章 換流器及斬波電路的設計與控制18-33
• 2.1 直流微網的構成18
• 2.2 換流器結構18-22
• 2.2.1 不可控換流器18-19
• 2.2.2 相控換流器19
• 2.2.3 PWM 換流器19-22
• 2.3 換流器設計22-24
• 2.3.1 換流器主電路拓撲結構22-23
• 2.3.2 換流器直流電壓控制23-24
• 2.4 直流斬波電路的設計及控制24-32
• 2.4.1 級聯和并聯的設計方案24-25
• 2.4.2 直流斬波器設計25-26
• 2.4.3 直流斬波電路的電壓復合恒壓控制26-29
• 2.4.4 級聯恒壓控制的實現29-32
• 2.4 本章小結32-33
• 第3章 直流微網中微源建模及系統控制研究33-50
• 3.1 直流微網的特點33-34
• 3.2 分布式發(fā)電模型34-38
• 3.2.1 風力發(fā)電模型34-37
• 3.2.2 光伏發(fā)電模型37-38
• 3.3 儲能裝置38-42
• 3.3.1 蓄電池儲能38
• 3.3.2 超級電容儲能38-39
• 3.3.3 飛輪儲能39-40
• 3.3.4 超導儲能40
• 3.3.5 儲能裝置模型40-42
• 3.4 直流微網內的控制42-47
• 3.4.1 功率流向42-43
• 3.4.2 能量管理方法43
• 3.4.3 儲能元件的控制和運行分析43-44
• 3.4.4 直流微網控制44-47
• 3.5 直流微網仿真47-49
• 3.6 本章小結49-50
• 第4章 逆變電源研制50-58
• 4.1 逆變電源的工作原理50-52
• 4.1.1 逆變主電路拓撲結構51
• 4.1.2 逆變器的控制51-52
• 4.2 逆變器硬件電路的設計52-57
• 4.2.1 逆變主電路的設計52-53
• 4.2.2 逆變器控制電路的設計53-55
• 4.2.3 驅動電路的設計55-56
• 4.2.4 保護電路的設計56-57
• 4.3 本章小結57-58
• 第5章 樣機實驗分析58-63
• 5.1 樣機介紹58-61
• 5.1.1 概述58-59
• 5.1.2 設計特點59
• 5.1.3 樣機功能59-60
• 5.1.4 技術指標60-61
• 5.2 實驗結果分析61-62
• 5.3 本章小結62-63
• 結論63-64
• 參考文獻64-68
• 攻讀碩士學位期間所發(fā)表的論文68-69
• 致謝69

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