户用风光水电发电系统调度控制器研究与研发

【摘要】：在当前国家积极开展宜居农村建设及拓展新能源发电技术应用的背景下,充分利用安装地点的风、光、水资源发电并就地使用是解决我国偏远地区用电负荷小且分散的大量无电户用电问题的主要途径之一。主要解决了以下问题： (1)在分析风/光/水户用发电系统各个部分的特点和接入系统影响的基础上,归纳了功率变换器的外特性,提出了户用风光水发电系统各功率单元采用的控制策略和系统功率控制策略,定义了系统运行的状态空间,并给出了系统运行状态转移的控制逻辑。 (2)提出了独立运行户用风光水发电系统实时优化调度的混合整数规划模型和两段式计算方法。该模型能够求得各发电单元输入功率、蓄电池充放电和系统载荷量的最佳控制值,使得可再生能源发电量达到最大。在计算过程中,将模型分解为线性规划和整数规划两个阶段,线性规划采用单纯形法求解蓄电池最佳充放电电流,整数规划采用背包问题计算方法求解最佳供电负荷回路和松弛发电单元的输出功率。通过实例计算验证了该模型和方法能够显著改善蓄电池的运行状态,提高系统运行的效率和经济性。 (3)设计了基于ARM9的户用风光水发电系统调度控制器,开发调试了其硬件电路,编写了全部配套软件程序。现场运行表明控制器能够使风光水发电系统的运行安全可靠、经济高效。 【关键词】：微电网控制策略 微电网调度 嵌入式控制器 ARM9
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM61
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 微电网控制和调度的研究现状10-13
• 1.2.1 微电网控制的研究现状10-11
• 1.2.2 微电网调度的研究现状11-13
• 1.3 本文主要工作13-14
• 第2章 操作系统选择14-18
• 2.1 嵌入式系统14-15
• 2.2 LINUX操作系统15
• 2.3 LINUX进程间通信15-18
• 第3章 实施户用风光水发电系统状态转移及安全控制研究18-31
• 3.1 系统组成18-22
• 3.1.1 风力发电单元19-20
• 3.1.2 微水发电单元20-21
• 3.1.3 光伏发电单元21-22
• 3.1.4 储能单元22
• 3.2 功率转换单元控制策略22-26
• 3.2.1 功率变换单元模式及外特性22-23
• 3.2.2 风光水发电系统功率的控制模式23-24
• 3.2.3 风光水系统的控制策略24-26
• 3.3 系统运行状态及其转移控制26-30
• 3.3.1 系统状态划分26-27
• 3.3.2 状态空间转移27-30
• 3.4 小结30-31
• 第4章 户用风光水发电系统优化调度数学模型31-46
• 4.1 户用微型电力系统的基本调度原则31-32
• 4.2 状态变量及控制变量32-34
• 4.3 风光水供电系统最优调度数学模型34-36
• 4.4 模型求解方法36-39
• 4.4.1 优化调度线性模型及计算37-38
• 4.4.2 优化模型整数模型及计算38-39
• 4.5 实例分析39-45
• 4.5.1 典型工况39-41
• 4.5.2 优化调度结果41-43
• 4.5.3 优化结果的分析43-45
• 4.6 小结45-46
• 第5章 调度控制器的开发46-69
• 5.1 需求分析46-47
• 5.2 总体方案设计47-48
• 5.3 硬件设计开发48-57
• 5.3.1 控制核心及其硬件构成49-51
• 5.3.2 通信接口设计51-54
• 5.3.3 人机界面54-57
• 5.4 软件开发57-66
• 5.4.1 数据流控制59-64
• 5.4.2 故障处理64
• 5.4.3 控制器优化调度64-66
• 5.5 运行效果66-68
• 5.6 小结68-69
• 第6章 总结与展望69-71
• 参考文献71-74
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果74-75
• 致谢75-76
• 作者简介76

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