基于模型预测控制和一致性算法的光储直流微电网研究

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在含有光伏和储能的直流微电网系统中,由于光伏发电输出功率具有随机性和波动性特点,多个光伏发电模块的接入会对微电网产生较大的冲击,同时多个储能单元的分布位置以及工作状态各异,因此需要对多个储能单元进行协调控制。
  本文以光储直流微电网为研究对象,以控制直流母线电压稳定以及实现储能单元间的功率合理分配为目标,研究了光伏与储能联合运行情况下的微电网协调控制策略,主要研究内容如下。
  (1)为了提高光伏发电的供电稳定性,采用基于模型预测控制的最大功率点跟踪控制策略对光伏Boost变换器进行控制。通过扰动观测法确保光伏单元始终工作在最大功率点附近,并搭建光伏模型对比验证了模型预测控制的优势。
  (2)为了实现各储能单元间的功率合理分配,采用基于模型预测控制的一致性控制策略对储能双向DC/DC变换器进行控制。根据一致性算法设置了平均电压观测器以及储能荷电状态控制器,使微网内的各储能单元基于自身的荷电状态,有效维持直流微网内的电压稳定和功率平衡。进一步考虑加入基于Luenberger观测器的扰动观测器,通过观测可能存在的电感电阻来应对系统误差带来的影响,提高控制系统的鲁棒性。
  (3)基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了直流微电网模型,并基于三种不同的工作状态进行仿真验证,验证了在相关控制方式下运行的直流微电网的稳定性。
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