【《多端口能量路由器建模及控制策略分析》10000字】

多端口能量路由器建模及控制策略研究摘要：在能源互相交错的复杂电网中，客户侧的用电需求由一般电网、分散式发电系统和分散式储能系统共同满足，在提供之余分散式发电和储存能量还可向电网侧提供电能，整个范围内的毎一个用电客户将不但是电能的消耗者，还可成为电能的提供者。国家电网向各用户输送电能将从目前的“一对多”方式逐渐向“多对多”的方式改变。但是，为成功实现上述复杂的电网要求，可以准确对能量进行按照数量，按照地点，按照时间的分配，能量在网侧的各个分节点和每个终点都要被精准控制和主动调配管理，一般的电力系统设备无法实现提供电能多种多样性和能量双向流动及功率调控的标准，也没办法应对未来电力市场化的准则，多端口能量路由器的诞生是基于电力电子技术，自动控制原理等相关知识。多端口能量路由器有以下特性：a)可以实现能量的补偿，电压的交换以及电能的双向流动；b)可以带来各种多种多样的电能形式的标准化接口，保证包括分布式发电设备范围内的各种交、直流电力设备的接入，并且在每时每刻保证随时使用；c)能够对各变换器端口的电压电流进行实时调控，实现能量管理、潮流调度等电网要求；d)具备良好的动态特性，能够应对各种短路对电力系统故障的影响；e)能够成功收集多方面的用电数据和电网数据，为更大范围内能源互联网的运行策略提供大数据依据。关键词：能源互联网；电能路由器；总体架构；控制策略目录TOC\o"1-2"\h\z\u\t"标题3,3"摘要 I第一章绪论 11.1研究背景与意义 )对上述系统按极点配置方法设计控制器参数。图4.6逆变变换器主电路图4.7输出电压电流波形输入由BOOST电路升压获得的750V直流电，输出400Vac/50Hz交流电，功率10KW。4.2.3BOOST变换器端口BOOST变换器的控制电路采用双环PI控制方式，PWM作为驱动信号，作用于开关管，成功实现控制开关管的开通关断，这就实现了BOOST变换器端口的功能，提升直流母线电压。图4.8boost变换器控制电路图4.9输出电压图4.9输出功率输入530V直流电，输出750V直流电，功率为30KW。要求输出电压值为750V，所以设置参考值为750，反馈输入为变换器输出电压Udc，两者产生的误差进入PI控制器计算，计算所得的值与载波产生PWM驱动信号波，导致开关的开通关断，重复该过程输出电压会达到一个稳态。4.2.4BUCK变换器端口BUCK变换器的控制电路采用双环PI控制方式，产生PWM驱动信号波，驱动开关管的通断，达到以使直流母线电压降低输出的目的。图4.10输出电压图4.11输出功率图4.12buck变换器控制电路输入530V直流电，输出350V直流电，功率为10KW，要求输出电压值为350V，所以设置电压参考值为350，反馈输入为变换器输出电压Ubuck，两者产生的误差进入PI控制器计算，计算所得的值再经过电流内环之后得到的值与载波产生PWM驱动信号波，以驱动开关管的通断，重复该过程输出电压会达到一个稳态。4.2.5双向BUCK/BOOST变换器端口双向DC/DC变换器端口，可以保证电能两个方向流动，双向DC/DC变换器端口的仿真控制搭建如图4.13所示。该控制电路采用“电流内环，电压外环”的双环PI控制模式，输出PWM信号波可以使双向DC/DC变换器运行。图4.13双向BUCK/BOOST端口仿真控制模型Ud为仿真模型中设计直流母线电压，Ub为双向DC/DC变换器在降压形式下的输出电压，Ib为变换器在降压形式下的输出电流。当Ud≥550V时，下面支路运行，双向DC/DC变换器工作在降压形式下，母线给磷酸铁锂电池提供能量；当Ud＜550V时，上面支路运行，双向DC/DC变换器工作在升压形式下，此时电池放电。图4.14锂电池组SOC、电压、电流波形仿真时间0-0.5s内，BUCK/BOOST变换器输入端接入直流母线，此时，直流母线给锂电池组充电，SOC增大；当0.5s时，直流母线侧接入负载，直流母线电压跌落，此时，锂电池组放电，SOC减小。

第五章结论与展望5.1主要结论本文主要研究了多端口能量路由器运行控制，在全世界能源问题这种大局势下，我们应该解决电能更加有效地使用，这就需要我们对电能进行平稳准确快速的分配调度和管理，因此多端口能量路由器就可以解决这个问题。5.2研究展望由于专业知识和自身能力的限制，能量路由器AC/DC端口有待优化，更加深入学习下垂控制，在离网运行条件下，各个端口如何重新实现能量平衡，这就体现了电网侧变流器端口的优势，如果电网侧突然断开电压或者网侧出现故障，储能电池组端口依然可以实现能量路由器各个端口的功率平衡，这也就间接体现了网侧变流器端口中下垂控制策略的重要性。在基于多端口的条件下，正常情况此能量路由器可以平稳运行，但是现实中，一个仿真模型能够成为实物，一定要有其自身的保护策略，这样才是一个完整的系统，保护策略也是相当关键的一步，在今后的学习中，要为能量路由器加入保护策略。

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