文档介绍：分类号:TM46 单位代码:10433
密级: 学号:Y004121
山东理工大学
硕士学位论文
基于混合储能的风电机组有
功功率调节系统研究
Research on Active Power Control System of Wind Turbine
Based on Hybrid Energy Storage
研究生: 宋群
指导教师: 赵艳雷
协助指导教师:
申请学位门类级别: 工学硕士
学科专业名称: 电力电子与电力传动
研究方向: 风力发电及并网控制
论文完成日期: 2013 年 04 月 18 日
独创性声明
本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成
果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发
表或撰写过的研究成果,也不包含为获得山东理工大学或其它教育机构的学位或证书
而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明
确的说明并表示了谢意。
研究生签名: 时间: 年月日
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研究生签名: 时间: 年月日
导师签名: 时间: 年月日
山东理工大学硕士学位论文摘要
摘要
风力发电机组输出功率的间歇与波动会导致网上潮流大小与方向的频繁变化,进
而引起局部电压不稳定和频率波动,使得电能质量下降,电网运行稳定性降低。为了
使风电机组输出的功率平滑的馈入电网,需要采取相应的措施控制风电机组的输出功
率,以减小风电出力的间歇和波动给电网带来的危害。
综述了滑风电机组输出功率的方法,确定了以双向 DC/DC 变流
器连接蓄电池组和超级电容器组的混合储能系统结构,建立了双向 DC/DC 变流器与
基于瞬时无功功率理论的网侧变流器数学模型,分析了系统的能量机动控制思想。
探讨了影响风力发电系统储能容量的因素,基于既有风速样本、风电机组输出功
率特性函数和风电场风速概率分布函数,给出了混合储能系统的整体容量与单一容量
的确定方法。引入储能元件的荷电状态(SOC),提出了基于超级电容器组 SOC 的混
合储能系统能量分配思想,以及基于混合储能系统、蓄电池组 SOC 的网侧变流器能
量调整规则。着重分析了混合储能系统平滑有功功率输出、能量配比优化的三种控制
策略。通过仿真验证,证明了混合储能系统可有效平滑注入电网的有功功率,蓄电池
组的充放电次数明显减小。
分析了混合储能系统在平滑注入电网的有功功率的同时,可间接实现对电网电压
跌落时低电压工况的支撑作用,并给出了相应的控制结构图。
选用 DSP 芯片(TMS320LF2407A)作为核心 CPU,设计了基于混合储能的风电
功率调节系统控制电路,并设计了相应的脉冲输出逻辑电路、功率保护电路。研究了
系统控制算法并画出程序流程图,采用 C 语言进行了程序编写。在理论分析和仿真
结果的基础上,对系统进行了实验验证,证明了控制系统的可行性和有效性。
关键词:风力发电;混合储能;双向 DC/DC 变流器;超级电容;DSP
I
山东理工大学硕士学位论文 Abstract
Abstract
The intermittency and fluctuation of the wind power will lead to frequent changes of
the grid flow’s size and direction, and then cause local voltage instability and frequency
fluctuation, and reduce the power quality and the stability of the power grid operation. In
order to suppress the harm caused by the intermittency and fluctuation of the wind power
to the grid, the wind power need to be controlled, so that it can be smoothly fed into the
grid .
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