关键字 |
| 可再生来源,模糊逻辑控制器,电源管理,网格。 |
介绍 |
| 可再生能源(重新)将成为一个日益重要的部分发电作为化石燃料的储量接近枯竭。在可用的技术,风能和太阳能能源是最有前途的选择,因为它们是无处不在的,免费的,环保。虽然这些技术在各方面的改善,与他们相关的缺点,比如他们断断续续的性质和较高的资本成本,仍利用的主要障碍。混合动力与储能系统可以提高系统的可靠性,电力供应,质量和运作效率。 |
| 几种混合风力/光伏发电系统最大功率点跟踪翻译(MPPT)控制提出了早期的[5]。他们使用一个单独的DC / DC巴克,巴克——提高转换器连接在整流阶段融合翻译执行MPPT控制的可再生能源电源。这些系统有问题,由于环境因素影响风力涡轮发电机,高频电流谐波注入。巴克和buck-boost转换器没有消除这些谐波的能力。所以系统需要被动输入过滤器去除它,使系统更加笨重且昂贵的[6]。本文使用多输入直流-直流转换器将两个风能和太阳能能源一起使用Cuk和SEPIC转换器,如果其中一个是不可用,那么其他来源可以弥补它。Cuk-SEPIC融合转换器有能力消除高频电流谐波的风力发电机。这消除了需要的被动输入过滤器系统和升压或降压输入电压[11]。 |
| 动态负荷需求之间的交互和可再生能源会导致稳定性和电能质量的关键问题。因此,管理整个混合动力系统能量流是必要的增加膜的使用寿命,以确保持续的能量流。越来越多的可再生能源和分布式发电需要新的经营策略,以维持可再生能源之间的能量平衡和公用电网或微[12]。 |
| 介绍了人力资源的造型和调查能源管理优化电池、网格和人力资源。新的组合变换器拓扑结构提出了风能和太阳能能源,这对每个源消除翻译的要求MPPT。平均输出电压产生的系统将这两个系统的输入的总和。两级控制策略实现模糊逻辑控制器对能源管理和地方光伏和风力控制器为最佳性能。 |
| 答:文献综述 |
| 在文献中,有一些研究有关能源管理的混合动力系统。其中,小王和Nehrir[4],提出了电源管理策略对于一个ac-linked混合风力/光伏/ FC能源系统。艾哈迈德et al。[5],提出了电源管理策略的研究力量波动混合光伏/风力涡轮机/ FC电力系统。Onar et al。[6],提出了电源管理策略算法处理混合光伏/风力/ FC电力系统包含一个超电容器银行。然而,早期提到的所有方法使用传统方法控制混合动力系统,如线性比例积分控制器,后来被证明其在处理各种不稳定天气条件的变化[9]。Lei Zhang et al[10]呈现两个规模动态编程电源管理大量耗时的缺点和不适应性改变的输入。这导致开发其他方法导致了更健壮的算法与动态处理各种变化的能力没有任何重大问题通过建立新的管理标准根据信息数据和环境变化。 |
| 本文运用模糊逻辑控制器电池和电网中电源管理。模糊逻辑控制器不需要复杂的数学模型应用于经典控制和它已经证明了他们是合适的,在实时应用程序执行。 |
建议的体系结构 |
| 图1显示了该风力/光伏的总体架构与网格资源。主要来源是风能和太阳能结合的多输入CUK & SEPIC转换器和直流源。这个转换器更有效(MPP)最大功率点跟踪的光伏模块和输入电流控制方法用于网格。 |
| 能源存储系统(ESS)像电池也连接到主直流总线为了克服可再生能源的间歇性性能和支持当地的电力生产坐落模式特别是在停电或自然灾害。模糊逻辑控制器degied能量流网格和费用控制。 |
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| 直流电压转换成交流电压PWM逆变器,然后通过当地的交流负载的电压是240 vrms。三相电力电网被认为是这种分析440 v的电压水平,这也是与三相230/440V变压器。LC滤波器用来减少逆变器的谐波电压。 |
建模的组件 |
| 答:光伏模型 |
| 光伏电池,半导体材料可以入射辐射的太阳光谱转换成电流。光伏电池是最常见的硅制成的,有两种品种,水晶和薄膜类型。当一个光子被吸收的半导体材料,它增加一个价带电子的能量,把导带。这发生在入射光子的能量大于带隙能量。导带电子然后产生一个电流穿过半导体材料[3]。 |
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| 光伏电池输出电压是一个函数的光电流主要由负载电流取决于太阳辐射水平在操作(1)。 |
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| 的符号定义如下: |
| 艾凡:电子电荷(1.602×10 - 19 C)。 |
| 凯西:波尔兹曼常数(1.38×10-23 J /好)。 |
| 集成电路:电池输出电流,Iph:光电流,辐射水平和结温的函数(5)。 |
| 来自:反向饱和电流的二极管(0.0002)。Rs:串联电阻的细胞(0.001Ω)。 |
| Tc:参比电池工作温度(20°C)。风险投资:电池输出电压,V。 |
| k和Tc都应该有相同的温度单位,开尔文或摄氏度。太阳能电池可以被视为一种电流发生器生成当前Jsc(密度)。暗电流流在相反的方向,是由一个潜在的+和-之间的终端。此外,它将有两个抗性;一个在系列(Rs)和一个并行(Rp)。造成的串联电阻是一个太阳能电池并不是一个完美的导体。平行电阻是由漏电流引起的从一个终端由于绝缘不良。 |
| b .风范 |
| 风力发电机风产生的机械能转换为电能。使用这个电能、电压和频率调节是必要的。风力发电机的模型的基础上开发的稳态功率特征涡轮[8]。一个风力涡轮机产生的机械功率方程(2)所示。 |
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| 研究风力涡轮机的Simulink仿真模型如图3所示。Eq。(1)点的机械输出功率是涡轮(W), Cp涡轮的性能系数,λ是涡轮转子叶尖速度比风速(度),β是桨叶节距角(度),ρ是空气密度(公斤/立方米),一个是涡轮扫掠面积(平方米)和v是风速(米/秒)。表达" Cp(λ,β)“利用方程式计算。(3)和(4)。 |
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| 系数通过C6 C1: C1 = 0.5176, C2 = 116, C3 = 0.4, C4 = 5, C5 = 21, C6 = 0.0068。β= 0,但是,如果有必要,这个值可以改变。 |
| c .多端输入转换器 |
| 多输入CUK SEPIC转换器用于仿真。这些MI CSI转换器提供几乎连续的输入电流波形由于CSI输入脚。因此,这些比MI巴克转换器提供更多的操作灵活性,提高转炉[1],因为他们允许输入源的集成,需要一个相对恒定电流,如输入电流控制 |
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| MIĆuk转换器[7]类似MI SEPIC转换器[7][11]除了输出电压反转。本分析的重点是MIĆuk转换器图4所示。 |
| d电池模型 |
| 锂电池的数学模型用于模拟。开放的电压源与非线性方程计算基于实际电池的SOC如下[13](5)- (7): |
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| Ebatt空载电压,Eo电池恒压,K是极化常数,Q是电池容量,它是实际的电池充电,我*是低频电流动态,是指数区振幅,B是指数区时间常数逆(啊)1,Vbatt是电池电压,我是电池电流。这个电池模型的主要特征是,可以很容易地推导出的参数从一个制造商的放电曲线[13]。 |
| 模糊逻辑的概念 |
| 模糊逻辑源于渴望将逻辑推理和直觉决策的专家运营商到自动化系统。的目的是使决策基于学习或预定义的规则,而不是数值计算。模糊逻辑结合了规则库结构试图做出决定。然而,可以使用规则库之前,输入数据应该用这样一种方式保留意义,同时,还允许操作。模糊逻辑是一个聚合的规则根据输入状态变量对应的期望输出值的条件。必须有一个机制来决定输出或组合使用不同的输出从每个规则可能导致不同的输出操作。模糊逻辑可以被视为另一种形式的输入输出映射。 |
| 模糊规则表示是基于语言[14]。因此,输入是一个语言变量对应于状态变量下考虑。在模糊逻辑控制中,术语“语言变量”是指任何状态变量系统设计师感兴趣。模糊变量可能是更好的描述为模糊语言限定符。 |
| 一次,语言和模糊变量指定完整的推理系统可以被定义为发展FIS应用到控制问题涉及几个步骤: |
| 模糊化。 |
| b。模糊规则评价(模糊推理引擎)。 |
| 去模糊化。 |
模糊逻辑控制策略 |
| 有几种技术的实现能量管理算法[4][9][10]。其中模糊逻辑技术低功耗,优化成本,可靠和稳定。模糊系统(FS)是基于模糊集理论和非线性控制方法,它试图将一位经验丰富的专家知识的用户fuzzy-based控制器的设计。 |
| 能量管理策略(EMS)之间的分裂力量应该确定光伏、风力涡轮机、网格和电池同时满足负载功率的要求。电力需求在本质上是不可预测的,经常变化,所以加载配置文件是不可避免的。如果增加,非线性子系统的系统变得复杂混合动力系统的结构。因此,提前模糊专家系统根据天气变化,负荷需求和SOC。图5显示了该模糊专家系统。 |
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| 在正常运行时,系统功率变化平稳,网格操作点偏差最小化。电池管理系统维护SOC在合理水平(40% - 80%)。也防止电压崩溃通过控制电池的功率要求。 |
| 电力管理系统控制参考网格的力量通过分裂电力需求(PL)作为电池的可用功率的函数和光伏/风力系统(PG)。 |
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| 输入使用的方法与输出一个if - then语句称为规则列表。如果部分的规则描述了输入变量的模糊集(地区)。在这部作品中,模糊输入变量是PG, PL, SOC和输出变量是GD, BS。会员的度是评价得到控制器的输出,和所有规则的然后又度平均和加权的会员。 |
仿真结果 |
| 初级能源的电气子系统由单位像风光伏单元和单元,电池银行单位作为辅助能源。开发模糊逻辑控制电源管理不同来源和负载之间的关系。设计方法控制单元控制电池电流,电网功率流根据补充的负载所需的功率。方法有三个输入和一个输出。转换器用于产生的直流功率转换从可再生能源来满足负载所需的交流电源。整个仿真图是图6所示。 |
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| 答:孤立的模式 |
| 电池的初始SOC存储是50%。因此,SOC中,低负荷需求满意的RS,和额外的电力将用于充电电池。电池充电/放电和平均电流流经它。从电网可再生系统是孤立的。PCC和网格的电流和电压波形图7所示。 |
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| b .电网互动模式 |
| 在这种情况下,电池存储的SOC是80%,这将表明电池完全充电。在这种模式下电网多余的能量供应,电池放电和不能在这种模式下。PCC和网格的电流和电压波形图8所示。 |
| 在以上两种情况下的电压在PCC的监管将常数230 v交流电,通过控制器用于逆变器,滤波电路消除谐波出现在交流电压。 |
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结论 |
| 光伏阵列之间的电源管理,风力发电机、电池使用方法银行和负载控制。使用方法在MATLAB / SIMULINK仿真结果显示提出的高性能系统。结果表明,光伏和风力发电机能够喂养电池所需的能量和电荷的负载要求在晚上时间。天期间产生的大功率光伏系统,由于过多的权力给电池充满电后的公用电网。方法有三个输入信号混合动力、需求和电荷状态。27规则基地、齿轮和极大极小方法。 |
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