摘要：世界经济快速发展，能源的消耗量也在快速增加，其中电力能源是当代世界消耗的主要能源，就国内电网而言，电网经历了从孤岛模式到电网互联的转变，基本实现了互联国内各地电网的目标，在我国东北地区有东北电网分部，在我国西北地区有西北电网分部，在我国华东地区有华东电网分部，在我国华中地区有华中电网分部等等。最近几年，电网在互联的基础上，又开始了小范围的分布式能源技术，分布式能源技术有诸多的优点，比如可以充分利用各种各样的能源进行发电，体现了节约环保的理念。

本次研究的课题是直流微电网智能能量管理系统，本文的主要任务是对直流微电网中的各类对象进行研究建模，并且研究它们的最大功率控制方法，限于本人时间和水平的原因，本文不对直流微电网整体特性进行仿真研究。本文的研究对象分别有光伏电池板、风力发电机、铅酸蓄电池三类，研究思路主要是：首先，分别对光伏电池板、风力发电机、铅酸蓄电池进行原理学习以及数学建模的分析；其次，将电导增量法和扰动观察法等光伏发电系统MPPT控制方法进行对比分析优缺点，找出适合的方法进行MATLAB仿真；同理，风力发电系统和铅酸蓄电池储能系统是一样的处理方法，监测风力发电系统的最大功率点有爬山法、二分法等等，经分析后采用合适的方法进行MATLAB仿真；但是铅酸蓄电池会有充放电两个过程，需要分别对两个过程的控制方法进行研究，并分别对三个对象的控制效果进行分析。

为了方便实验的正常进行，MATLAB环境比较适合仿真，因为MATLAB库里有一些自带的光伏发电板、风力发电机以及铅酸蓄电池等等。经过比较，认为电导增量法对于光伏发电板比较适合，爬山法适用于风力发电系统更多功率最大化追踪，铅酸蓄电池的充放电最大功率点控制采用电压电流双闭环控制法。最后，对所研究系统的能量控制效果进行分析总结以及利用试验台对实验结果进行验证。

关键字：直流微电网；能量管理；光伏发电；风力发电；蓄电池储能

目录

摘要

Abstract

一、绪论-7

（一）研究背景及意义-7

（二）国内外研究现状-8

（三）直流微电网能量管理概述-9

二、直流微电网光伏发电系统模块-9

（一） 光伏电池建模与输出特性分析-9

1．光伏电池工作原理与数学模型-9

2．光伏电池仿真建模-11

（二）光伏发电系统最大功率点跟踪技术-13

1．光伏发电系统MPPT技术原理-13

2． 光伏发电系统MPPT控制实现-16

三、直流微电网风力发电系统模块-18

（一） 风力发电系统工作原理-18

（二） 风力发电机MPPT控制方法对比分析-19

1. 叶尖速比控制算法-19

2. 登山搜索法-20

（三）风力发电系统最大功率控制技术及仿真-22

四、 直流微电网蓄电池储存模块-23

（一） 铅酸蓄电池工作原理-23

（二）铅酸蓄电池电压电流双闭环控制-26

五、 实验结果验证-28

（一） 实验平台总体介绍-28

（二） 蓄电池充电实验验证-29

（三） 风力发电系统最大功率点控制验证-30

（四）光伏发电系统最大功率点控制验证-31

六、 致谢-32

七、参考文献-33