汽轮机-超级电容混合发电系统的动态电能质量优化控制
发布时间：2021-02-08 20:10
本文研究汽轮发电机作为发电源的微电网在带突变性较强的负载,由于汽轮机的动态响应较慢,瞬态调节过程中与负载功率不平衡而引起的电能质量问题。将超级电容储能电源与汽轮发电机相结合构成汽轮机-超级电容混合发电系统,分别研究汽轮机故障跳机和负载突变较强时微电网的动态电能质量问题。本文首先对汽轮机-超级电容混合发电系统进行建模,给出混合发电系统的系统架构和瞬时功率流动方向。在此基础上建立汽轮机发电系统的非线性数学模型,通过仿真来对非线性模型误差进行分析,仿真结果表明在本文要求的发电频率误差小于5%的范围内,模型建立是准确的。对超级电容储能电源进行建模,具体有双向DC/DC变换的建模和双模式逆变器的建模。其次针对汽轮发电机故障跳机时的电能质量问题,提出超级电容储能电源的并/离网平滑切换控制策略。先分别给出了双向DC/DC变换器的控制策略和双模式逆变器的控制策略。设计了计划性并网时的相位预同步策略,通过仿真验证该策略能够实现双模式逆变器由离网到并网的平滑切换。针对双模式逆变器由并网到离网直接切换时有电压冲击现象,提出了基于负载电流前馈的并网到离网平滑切换控制策略,并通过仿真验证该策略能够消除切换过程的...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 汽轮机发电系统研究现状
1.2.2 超级电容储能电源研究现状
1.2.3 动态电能质量调节技术研究现状
1.3 主要研究内容
第2章 混合发电系统建模
2.1 引言
2.2 混合发电系统的系统架构和瞬时功率流
2.2.1 混合发电系统的架构
2.2.2 混合发电系统瞬时功率流动
2.3 汽轮机发电系统非线性模型及模型误差分析
2.3.1 汽轮机调速器模型
2.3.2 汽轮机非线性模型
2.3.3 同步发电机模型
2.3.4 汽轮机发电系统非线性模型
2.3.5 模型误差分析
2.4 超级电容储能系统的建模
2.4.1 双向DC/DC变换器建模
2.4.2 双模式逆变器建模
2.5 本章小结
第3章 超级电容储能电源并网/离网平滑切换
3.1 引言
3.2 超级电容储能电源控制器设计及仿真
3.2.1 双向DC/DC变换器控制器设计及仿真
3.2.2 双模式逆变器控制器设计及仿真
3.3 超级电容储能电源离网到并网的切换控制
3.3.1 用于微网的软件锁相环算法
3.3.2 基于软件锁相环的离网到并网平滑切换控制
3.4 超级电容储能电源并网到离网的切换控制
3.4.1 并网到离网的直接切换控制
3.4.2 基于负载电流前馈的并网到离网平滑切换控制
3.5 本章小结
第4章 阶跃负载下混合发电系统的协同优化控制
4.1 引言
4.2 混合发电系统的非协同控制
4.2.1 基于高通滤波器的非协同控制
4.2.2 基于PI的非协同控制
4.2.3 非协同控制的局限性
4.3 基于汽轮机输出功率递推逻辑的协同优化控制
4.3.1 递推法预测汽轮机输出功率的逻辑
4.3.2 基于递推逻辑的协同优化控制仿真验证
4.3.3 基于递推逻辑的超级电容储能电源容量设计
4.4 基于状态反馈控制的混合发电系统协同优化控制
4.4.1 基于状态反馈的协同优化控制策略
4.4.2 基于状态反馈的协同优化控制器设计及仿真
4.5 本章小结
第5章 多类型负载下混合发电系统的协同优化控制
5.1 引言
5.2 多类型负载下递推逻辑与状态反馈法
5.3 适用于矩形负载的协同优化控制
5.3.1 基于递推逻辑的矩形负载下协同优化控制
5.3.2 基于状态反馈的矩形负载下协同优化控制
5.4 适用于斜坡负载的协同优化控制
5.4.1 基于递推逻辑的斜坡负载下协同优化控制
5.4.2 基于状态反馈的斜坡负载下协同优化控制
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容储能系统在船舶微电网中的全功率补偿技术[J]. 刘俊杰,龙昊天,邓康宁,杨华峰,陈小龙,孙力. 浙江电力. 2019(05)
[2]基于灰色理论舰船汽轮机调速器综合评估[J]. 杨志勇,叶中明. 中国修船. 2017(02)
[3]自储能型能量路由器研究[J]. 盛万兴,兰征,段青,李玉凌,马春艳,吕志鹏. 电网技术. 2017(02)
[4]分布式电源电能质量综合评估方法[J]. 付学谦,陈皓勇,刘国特,金小明. 中国电机工程学报. 2014(25)
[5]大容量分布式STATCOM对南方电网交直流系统影响的实时仿真研究[J]. 郭郓闻,张建设,胡云,韩伟强,廖梦君. 高电压技术. 2014(08)
[6]负载侧电压无功就地统一补偿装置配置方案性能分析[J]. 徐柏榆,朱晋,马明,韦统振,霍群海. 电工技术学报. 2013(S2)
[7]基于V/V牵引供电系统的混合式电能质量补偿研究[J]. 陈柏超,张晨萌,袁傲,魏亮亮,曾雯珺,袁佳歆. 电工技术学报. 2013(12)
[8]PID参数自适应控制下的汽轮机功率抗扰研究[J]. 张建辉,刘友宽,李晓娇,高东磊,许铁,高阔. 电力科学与工程. 2013(08)
[9]100MVA级静止同步补偿器的可靠性分析[J]. 高明振,何刚,胡广振,张永康,姜齐荣,李旷. 高电压技术. 2013(07)
[10]基于SVG的10kV 15电平M-STACOM的建模仿真及控制策略研究（英文）[J]. K.Jafri,陈柏超,陈耀军,宋忠友. 高电压技术. 2013(05)
博士论文
[1]空调永磁压缩机无电解电容驱动控制技术研究[D]. 赵楠楠.哈尔滨工业大学 2019
[2]海上风电并网调度管理模式研究[D]. 闫健.哈尔滨理工大学 2019
[3]考虑源网协调的单元机组非线性自适应反演控制研究[D]. 席嫣娜.华北电力大学(北京) 2019
[4]并网型光伏发电系统的建模与故障穿越控制策略研究[D]. 胡凯（Gelma Boneya Huka）.哈尔滨工业大学 2019
[5]SCESS-DFIG系统及其参与电网频率惯性响应关键技术的研究[D]. 孙东阳.哈尔滨工业大学 2019
[6]统一电能质量控制器（UPQC）装置多频无源控制研究[D]. 慕小斌.北京交通大学 2017
[7]基于超级电容储能的微燃机发电系统瞬时功率控制策略[D]. 段建东.哈尔滨工业大学 2013
[8]城轨交通车载超级电容储能系统能量管理及容量配置研究[D]. 赵坤.北京交通大学 2013
硕士论文
[1]东莞电网主网故障下的电压暂降特性分析[D]. 刘煦力.华南理工大学 2019
[2]低压配电网中三相静态无功发生器的研究与设计[D]. 李润陆.安徽理工大学 2019
[3]电压暂降综合评估方法与动态优化补偿策略研究[D]. 汪坤.华北电力大学(北京) 2019
[4]包含超级电容的双馈风力发电系统有功功率平滑控制[D]. 周秋松.哈尔滨工业大学 2018
[5]基于DVR的配电网末端动态电压补偿技术研究[D]. 孔令魁.哈尔滨理工大学 2018
[6]双馈风力发电系统次同步振荡分析与抑制[D]. 张雄鑫.哈尔滨工业大学 2018
[7]统一电能质量调节器在主动配电网中的应用及其控制策略研究[D]. 袁帅.山东大学 2018
[8]3-UPS-RCR并联旋压机及其电液控制系统研究[D]. 韩光耀.上海交通大学 2018
[9]电压型模块化静止无功发生器控制策略研究[D]. 粟咏梅.长沙理工大学 2018
[10]超临界机组汽轮机系统的机理建模[D]. 龚烽.华北电力大学 2018
本文编号：3024466
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 汽轮机发电系统研究现状
1.2.2 超级电容储能电源研究现状
1.2.3 动态电能质量调节技术研究现状
1.3 主要研究内容
第2章 混合发电系统建模
2.1 引言
2.2 混合发电系统的系统架构和瞬时功率流
2.2.1 混合发电系统的架构
2.2.2 混合发电系统瞬时功率流动
2.3 汽轮机发电系统非线性模型及模型误差分析
2.3.1 汽轮机调速器模型
2.3.2 汽轮机非线性模型
2.3.3 同步发电机模型
2.3.4 汽轮机发电系统非线性模型
2.3.5 模型误差分析
2.4 超级电容储能系统的建模
2.4.1 双向DC/DC变换器建模
2.4.2 双模式逆变器建模
2.5 本章小结
第3章 超级电容储能电源并网/离网平滑切换
3.1 引言
3.2 超级电容储能电源控制器设计及仿真
3.2.1 双向DC/DC变换器控制器设计及仿真
3.2.2 双模式逆变器控制器设计及仿真
3.3 超级电容储能电源离网到并网的切换控制
3.3.1 用于微网的软件锁相环算法
3.3.2 基于软件锁相环的离网到并网平滑切换控制
3.4 超级电容储能电源并网到离网的切换控制
3.4.1 并网到离网的直接切换控制
3.4.2 基于负载电流前馈的并网到离网平滑切换控制
3.5 本章小结
第4章 阶跃负载下混合发电系统的协同优化控制
4.1 引言
4.2 混合发电系统的非协同控制
4.2.1 基于高通滤波器的非协同控制
4.2.2 基于PI的非协同控制
4.2.3 非协同控制的局限性
4.3 基于汽轮机输出功率递推逻辑的协同优化控制
4.3.1 递推法预测汽轮机输出功率的逻辑
4.3.2 基于递推逻辑的协同优化控制仿真验证
4.3.3 基于递推逻辑的超级电容储能电源容量设计
4.4 基于状态反馈控制的混合发电系统协同优化控制
4.4.1 基于状态反馈的协同优化控制策略
4.4.2 基于状态反馈的协同优化控制器设计及仿真
4.5 本章小结
第5章 多类型负载下混合发电系统的协同优化控制
5.1 引言
5.2 多类型负载下递推逻辑与状态反馈法
5.3 适用于矩形负载的协同优化控制
5.3.1 基于递推逻辑的矩形负载下协同优化控制
5.3.2 基于状态反馈的矩形负载下协同优化控制
5.4 适用于斜坡负载的协同优化控制
5.4.1 基于递推逻辑的斜坡负载下协同优化控制
5.4.2 基于状态反馈的斜坡负载下协同优化控制
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容储能系统在船舶微电网中的全功率补偿技术[J]. 刘俊杰,龙昊天,邓康宁,杨华峰,陈小龙,孙力. 浙江电力. 2019(05)
[2]基于灰色理论舰船汽轮机调速器综合评估[J]. 杨志勇,叶中明. 中国修船. 2017(02)
[3]自储能型能量路由器研究[J]. 盛万兴,兰征,段青,李玉凌,马春艳,吕志鹏. 电网技术. 2017(02)
[4]分布式电源电能质量综合评估方法[J]. 付学谦,陈皓勇,刘国特,金小明. 中国电机工程学报. 2014(25)
[5]大容量分布式STATCOM对南方电网交直流系统影响的实时仿真研究[J]. 郭郓闻,张建设,胡云,韩伟强,廖梦君. 高电压技术. 2014(08)
[6]负载侧电压无功就地统一补偿装置配置方案性能分析[J]. 徐柏榆,朱晋,马明,韦统振,霍群海. 电工技术学报. 2013(S2)
[7]基于V/V牵引供电系统的混合式电能质量补偿研究[J]. 陈柏超,张晨萌,袁傲,魏亮亮,曾雯珺,袁佳歆. 电工技术学报. 2013(12)
[8]PID参数自适应控制下的汽轮机功率抗扰研究[J]. 张建辉,刘友宽,李晓娇,高东磊,许铁,高阔. 电力科学与工程. 2013(08)
[9]100MVA级静止同步补偿器的可靠性分析[J]. 高明振,何刚,胡广振,张永康,姜齐荣,李旷. 高电压技术. 2013(07)
[10]基于SVG的10kV 15电平M-STACOM的建模仿真及控制策略研究（英文）[J]. K.Jafri,陈柏超,陈耀军,宋忠友. 高电压技术. 2013(05)
博士论文
[1]空调永磁压缩机无电解电容驱动控制技术研究[D]. 赵楠楠.哈尔滨工业大学 2019
[2]海上风电并网调度管理模式研究[D]. 闫健.哈尔滨理工大学 2019
[3]考虑源网协调的单元机组非线性自适应反演控制研究[D]. 席嫣娜.华北电力大学(北京) 2019
[4]并网型光伏发电系统的建模与故障穿越控制策略研究[D]. 胡凯（Gelma Boneya Huka）.哈尔滨工业大学 2019
[5]SCESS-DFIG系统及其参与电网频率惯性响应关键技术的研究[D]. 孙东阳.哈尔滨工业大学 2019
[6]统一电能质量控制器（UPQC）装置多频无源控制研究[D]. 慕小斌.北京交通大学 2017
[7]基于超级电容储能的微燃机发电系统瞬时功率控制策略[D]. 段建东.哈尔滨工业大学 2013
[8]城轨交通车载超级电容储能系统能量管理及容量配置研究[D]. 赵坤.北京交通大学 2013
硕士论文
[1]东莞电网主网故障下的电压暂降特性分析[D]. 刘煦力.华南理工大学 2019
[2]低压配电网中三相静态无功发生器的研究与设计[D]. 李润陆.安徽理工大学 2019
[3]电压暂降综合评估方法与动态优化补偿策略研究[D]. 汪坤.华北电力大学(北京) 2019
[4]包含超级电容的双馈风力发电系统有功功率平滑控制[D]. 周秋松.哈尔滨工业大学 2018
[5]基于DVR的配电网末端动态电压补偿技术研究[D]. 孔令魁.哈尔滨理工大学 2018
[6]双馈风力发电系统次同步振荡分析与抑制[D]. 张雄鑫.哈尔滨工业大学 2018
[7]统一电能质量调节器在主动配电网中的应用及其控制策略研究[D]. 袁帅.山东大学 2018
[8]3-UPS-RCR并联旋压机及其电液控制系统研究[D]. 韩光耀.上海交通大学 2018
[9]电压型模块化静止无功发生器控制策略研究[D]. 粟咏梅.长沙理工大学 2018
[10]超临界机组汽轮机系统的机理建模[D]. 龚烽.华北电力大学 2018
本文编号：3024466
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