含微电网的配电网电压跌落的分析与控制

发布时间：2017-03-27 00:12

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【摘要】：随着用电需求的增长和石油、煤炭、天然气等能源消耗殆尽,我们急需寻找可再生能源来维持未来电力。由于化石燃料发电造成一些不必要的排放正在威胁着我们的环境,太阳能和风能等清洁能源将逐渐被开发。微电网可综合利用多种能源,满足用户多样化的用电需求,作为分布式电源接入电网的一种有效技术手段,得到了广泛的关注。同时,微电网的接入改变了原系统的结构,带来了不可忽略的电能质量问题。其中电压跌落已成为最突出的问题之一,不仅造成设备损坏,甚至造成巨大的经济损失。因此,治理微网接入配电网中出现的电压跌落,对提高电力网络的稳定性具有重要意义。本文首先阐述了分布式发电以及微网技术的基本概念,在微电网的组成结构、运行方式的基础上,建立了风力发电与光伏发电的并网模型,对含风力与光伏发电混合型微电网的配电系统中的电压跌落发生机理进行分析,深入分析了电压跌落过程中微电源末端节点的电压幅值与功率的变化,引入动态电压恢复器对电压跌落进行检测与补偿。其次,针对含微电网的配电系统中电压跌落的检测问题,本文提出一种基于单相旋转坐标系的基波电压幅值检测算法,在检测谐波电压时,将电网电压进行基波与各谐波的Fourier分解,在半个周期内实时计算dq分量的平均值,从而计算出电网电压基波幅值。并且利用三角函数各公式推导了频率波动时跌落电压幅值的计算公式。从谐波失真,频率变化和跳变相位几个方面验证了所提出算法的性能。仿真结果表明,所提出的算法不需要锁相环,减弱了检测延时,且对发生跌落的响应速度与幅值检测精度均良好。最后,根据DVR基本补偿策略的功率流动与最大补偿时间,提出了DVR优化综合补偿策略对出现的电压跌落进行补偿。初期采用跌落前补偿法,准确检测相角跳变,当跌落幅值与相角恢复正常后,采用一次曲线将电压相位旋转到最小补偿法,减小相位跳变对负载的影响。当凹陷深度过大,DVR的调制指数或直流电压接近极限时,采用迭代循环控制避免超调变。仿真结果表明该方法可实时准确补偿跌落电压的幅值及相角,减小了能量损耗,显著增加了补偿时间。
【关键词】：微电网 电压跌落 动态电压恢复器 电压检测 电压补偿策略
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM714.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 课题的研究背景、意义10-13
• 1.1.1 微电网研究的背景与意义10-12
• 1.1.2 电压跌落研究的意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 微电网技术发展现状13-15
• 1.2.2 电网电压跌落的研究现状15-17
• 1.3 本课题的研究目的及主要研究内容17-19
• 1.3.1 本课题的研究目的17
• 1.3.2 本课题的主要研究内容17-19
• 第二章 分布式发电与微网的组成结构及电压跌落的概念19-25
• 2.1 分布式发电的概念及分类19-21
• 2.1.1 分布式发电的概念与特点19
• 2.1.2 分布式发电的分类19-21
• 2.2 微电网的基本概念与结构21-23
• 2.2.1 微电网的定义21
• 2.2.2 微电网的结构及运行21-23
• 2.3 电压跌落23-24
• 2.3.1 电压跌落的概念23
• 2.3.2 电压跌落的原因及危害23-24
• 2.3.3 电压跌落的特征值24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 微网并网建模及其电压跌落的分析25-39
• 3.1 微电源模型25-33
• 3.1.1 风力发电系统模型25-29
• 3.1.2 光伏发电系统模型29-32
• 3.1.3 储能装置模型32-33
• 3.2 含微电网的配电网系统建模与仿真33-36
• 3.2.1 含风力与光伏发电的互补型微网并网系统建模33-34
• 3.2.2 仿真分析34-36
• 3.3 含微电网配电系统电压跌落的机理分析36-37
• 3.4 动态电压恢复器37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 含微网的配电网电压跌落的检测39-51
• 4.1 电压凹陷的一般检测算法39-41
• 4.2 基于单相旋转坐标系的电压跌落检测法41-47
• 4.2.1 电压跌落检测方法评估的重要标准41-42
• 4.2.2 提出的电压跌落检测方法42-46
• 4.2.3 检测算法的流程图46-47
• 4.3 算例分析47-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第五章 含微网的配电网电压跌落的补偿策略研究51-62
• 5.1 DVR基本补偿策略51-53
• 5.1.1 同相补偿法51-52
• 5.1.2 最小能量补偿52-53
• 5.1.3 跌落前补偿53
• 5.2 DVR的功率流向与最大补偿时间分析53-54
• 5.3 微网并网电压跌落的DVR综合补偿策略54-58
• 5.3.1 检测相角跳变与跌落前补偿55
• 5.3.2 最小能量补偿的过渡55-56
• 5.3.3 操作过程与控制框图56-58
• 5.4 不同策略补偿质量比较与仿真分析58-61
• 5.4.1 补偿电压与时间对比58-60
• 5.4.2 仿真分析60-61
• 5.5 本章小结61-62
• 第六章 全文总结与展望62-64
• 6.1 本文完成的主要内容62-63
• 6.2 需要进一步完成的工作63-64
• 参考文献64-69
• 致谢69-70
• 在学期间发表的学术论文与研究成果70

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本文编号：269588