电力弹簧的设计与应用

发布时间：2020-10-18 13:52

　　 由于传统能源的枯竭和因其产生的环境问题,使风能和太阳能等新能源的普及率逐渐增加,新能源发电的并网规模也在逐渐增加。然而,新能源发电的间歇性和不稳定性问题将会引起电网电压的波动,造成电网不同程度的损耗。对于电压波动,大电网具有一定的自我调整能力,而小型微电网的调整能力就相对较差。针对这种情况,香港大学的Shu Yuen(Ron)Hui团队首先提出了电力弹簧(electric spring,ES)这一新型电力电子装置,ES可以有效地抑制分布式发电功率变化引起的电压波动。首先,本文介绍了本课题的研究背景意义和国内外研究现状,通过对电力弹簧的定义和电路拓扑结构分析,研究了电力弹簧在新能源直接供电和并网供电下的工作原理:当电网电压发生波动时,将电压波动传递到非关键负载上以稳定关键负载电压,为关键性负载的正常运行提供良好的环境。其次,根据ES电路拓扑图,搭建了数学模型。在基于PI控制的电力弹簧基础上,结合优化后的免疫遗传算法,以此寻到适合控制系统的最优PI参数,从而提高电力弹簧的电压调节能力和本身的稳定性。接着对影响ES关键性负载稳压的因素进行研究,根据推导出的数学模型公式,分析了非关键负载电阻、电力弹簧中LC滤波器的电感和电容、传输线路的阻抗以及电网传输的电网频率的参数变化时,都可以影响关键负载电压的稳定性。然后对ES在微电网中的应用进行研究。最后,利用Matlab/Simulink仿真测试平台,对上面提出的电力弹簧稳压控制方法和影响关键负载电压的参数进行验证。测试结果证明了该方法可以高效地调节电压,以及当参数变化时ES可以抑制的电压波动范围。接着利用电力系统的计算机辅助设计电磁暂态功能模块,验证了在风速变化下,电力弹簧可以降低由风速波动引起的电压波动。
【学位单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM714.2
【部分图文】：

??图１－１?ＴＣＲ补偿器原理??然而，当静止无功补偿器运行时，其损耗严重，有许多高次谐波，其体积大，??成本尚。??（ｄ）静止同步补偿器??该装置主要由以下几部分构成：主电路，控制系统，保护系统，监测系统和??冷却系统。其基本原理图如图（１－２）所示。ＳＴＡＴＣＯＭ是一种基于全控制电力电??子设备的智能无功补偿控制装备，它的电容器（电压型）或电感器（电流型）通常连??接在逆变器的两个ＤＣ端子之间。因为逆变器是由全控电力电子器件控制，不仅??可以实现滞后无功电流的控制，还可以实现对无功电流的控制。此外，它具有快??速控制，高精度调节，低输出谐波，以及比较容易应用于许多智能控制策略等优??势。这种类型的无功功率补偿装置相当于静态同步发电机，其与系统并联连接以??便更容易地控制输出电容或感性

补偿器运行时，其损耗严重，有许多高次器??几部分构成：主电路，控制系统，保护图如图（１－２）所示。ＳＴＡＴＣＯＭ是一种控制装备，它的电容器（电压型）或电感端子之间。因为逆变器是由全控电力电的控制，还可以实现对无功电流的控制。低输出谐波，以及比较容易应用于许多率补偿装置相当于静态同步发电机，其容或感性，并且控制的输出电流与系统?电压母线??

机械弹簧可用于：（１）提供机械之撑；（２）储存机械能；（３）潮湿的机械震??荡，它是一种弹性装置＝机械弹簧的工作状态可分为正常状态、压缩状态与拉伸??状态。如图２－１所示。当机械弹簧被压缩、拉伸时，它施加的力和其位移的变化??成比例。当弹簧的长度偏离其自然长度时，势能存储在机械弹簧中。罗伯特胡克??于１６７８年描述了机械弹簧的原理。胡克定律指出，理想机械弹簧的力量是：??Ｆ?＝?—?ｋｘ?（２－１?）??式中，Ｆ是力矢量，ｋ是弹簧常数，ｘ是位移矢量。存储在机械弹簧中的势??能如下：??ＰＥ＝?＾ｋｘ２?（２－２）??Ｘ??＾???????，?：一一一??．４．．．??中?二＞?－一拉??间?二＆二压?＇二－－二＞?伸??－■－?位?缩?Ｃ．二?状??：爸参态．參??一＿?＜?＿１—??（ａ）中间位置?（ｂ）机械推力（向上力）?（ｃ）机械拉力（向下力）??图２－１机械弹簧工作状态??机械弹簧己广泛应用于许多日常应用中，例如用于床垫的弹簧支撑，是高度??可靠的机械支撑结构。??８??
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本文编号：2846384