风储直流微电网智能监控系统设计
发布时间：2021-03-05 01:29
目前,由于能源危机愈发紧张,并且环境污染也日益严重,可再生能源也就成为了现在的研究重点和研究热点。因此,可再生能源的控制技术也得到了迅猛发展并且日益成熟。但对可再生能源控制也仍旧存在着一定的问题,作为分布式发电（Distributed Generation,DG）的光伏和风机,它们最大的特点是具有变化性,因此它们的输出功率时刻变化,这就影响了它们的供电质量。所以,为了提高整个系统的供电质量,将可再生能源、储能、负荷以及各种电力电子变换器进行有机融合,便形成了控制灵活的微电网。而随着生活中直流负荷数目的增多,微电网中的直流微电网以其输出直流电的巨大优势而受到了人们的关注。它无需考虑频率和相位的影响,而且控制结构简单,可以实现远距离的传输,因此提高了系统的电能质量、减少了系统损耗,具有相当强的发展潜质,是新一代微电网的发展目标。基于以上原因,直流微电网的可靠运行是系统的关键目标,而对其内部重要指标的监控,则成为了保证其稳定运行以及及时排查故障的不可或缺的一环。本文结合时代发展要求,以风储直流微电网为研究目标,先对本文所论述的课题背景进行了分析,进而探讨了国内、外直流微电网监控技术研究现状。...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
R.H.Lasseter所提直流微电网系统结构
第2章风储直流微电网组成原理及参数设计6第2章风储直流微电网组成原理及参数设计如果将具有随机性的风机直接与大电网或者微电网进行连接，则会造成微电网产生比较大的波动，因此必须选择合适的储能设备作为能量中介，完成能量的缓冲，平抑母线电压波动。储能系统不仅能够实现功率双向传输，而且还能保证功率传输的过程稳定，从而成功处理短期内由于微电网功率波动带来的问题。据此，风储直流微电网不仅可以将风力的发电作用发挥到最大，而且还能弥补大电网的不足，从而让供电更加安全[7-9]。2.1风储直流微电网组成原理及容量设计2.1.1微电网组成原理本文分析的风储直流微电网的核心是将风机发电设备经AC/DC变换器和直流母线相连接，其拓扑结构图如图2.1所示。图2.1风储直流微电网拓扑结构由图2.1可以看出，各子系统通过电力电子装置连接到系统的直流母线上。其中，储能与直流母线之间经双向DC/DC变换器进行连接；风力机与PMSG相连，经AC/DC变换器后接至直流母线；有功负荷也通过相应的变换器连接至直流母线处。根据前文介绍以及结合本文的背景选取单母线直流微电网为研究对象，由于本次设计对象仅包含一个风力发电系统和一个蓄电池组，所以本文的控制策略采用主从控制方式。其中设置蓄电池为主控制器，由其稳定母线电压。母线电压选取为800V，其主要是考虑系统的可兼容性，为后期的交流负载的接入做准备。蓄电池的工作范围定为0.8~0.4之间。当蓄电池荷电态（stateofcharge）升至0.8时，风机变为负载功率跟踪，其余与最大功率跟踪模式。当蓄电池达到下限时，由系统能量协调控制器控制
第2章风储直流微电网组成原理及参数设计8图2.2风能利用系数曲线通过图2.2能够发现，如果桨距角固定不变时，风能利用率pC只与叶尖速比存在一定的联系。通过改变叶尖速的比值，便可以让pC呈现最大值。这种情况下的称之为最大叶尖速opt，用其控制风力设备发电时，就能最大化利用风能。通过式（2-1）能够得出风机输出功率和风速呈正比例，且其和风力发电设备运行的速度以及桨距角也有着一定程度上联系的结论。如果风速低的话，可设置o0，这种情况下按照风速的不同来控制发电设备运行的速度m，从而使风机叶尖速比到达最大值。当风速变化至额定值mV时，此时发电设备发出的功率eP将慢慢升高，在提高至额定值NP后便保持不变，m同样也维持在额定值，如图2.3所示[14-15]。图2.3wP曲线2.2.2PMSG的派克变换PMSG是利用电磁定律，将内部的机械能变成电能的设备。在分析永磁同步发电设备的时候，将提前阐述派克变换的内容[15]。三相电流ai、bi、ci可以通过静止坐标变换得到相应的di（定子的直轴分量）、qi（定子交轴分量）、oi（零轴分量）。相应的Park矩阵为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]直流微电网储能系统中带有母线电压跌落补偿功能的负荷功率动态分配方法[J]. 陆晓楠,孙凯,黄立培,肖曦,Josep M.Guerrero. 中国电机工程学报. 2013(16)
[2]基于改进微分进化算法的微电网优化运行研究[J]. 王波一,王鹤,兰森,李佳鹏. 东北电力大学学报. 2013(Z1)
[3]基于光伏发电的直流微电网能量变换与管理[J]. 张犁,孙凯,吴田进,邢岩. 电工技术学报. 2013(02)
[4]直流微电网协调控制策略研究[J]. 支娜,张辉,邢小文. 西安理工大学学报. 2012(04)
[5]风电直流微网的电压分层协调控制[J]. 王毅,张丽荣,李和明,刘均鹏. 中国电机工程学报. 2013(04)
[6]多代理系统在直流微网稳定控制中的应用[J]. 郝雨辰,吴在军,窦晓波,胡敏强,赵波. 中国电机工程学报. 2012(25)
[7]双向DC-DC变换器基于切换系统的建模与储能控制[J]. 高明远. 电力系统保护与控制. 2012(03)
硕士论文
[1]微电网多能源联合优化运行控制策略研究[D]. 宋乐.南京邮电大学 2019
[2]直流微电网母线电压分级控制与小信号稳定性分析[D]. 吕锦.西安理工大学 2019
[3]基于无线传感网络的智能楼宇监控系统设计[D]. 张力.大连理工大学 2019
[4]基于CAN总线与以太网的智能电梯远程监控系统的研究与设计[D]. 郭飞.东北大学 2017
[5]基于以太网与GSM的温湿度智能监控系统[D]. 胡海涛.贵州大学 2015
[6]基于DSP的双向DC/DC变换器研究[D]. 杨硕亮.西安科技大学 2013
[7]基于工业以太网的智能电网监控系统[D]. 崔伟.辽宁师范大学 2013
本文编号：3064320
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
R.H.Lasseter所提直流微电网系统结构
第2章风储直流微电网组成原理及参数设计6第2章风储直流微电网组成原理及参数设计如果将具有随机性的风机直接与大电网或者微电网进行连接，则会造成微电网产生比较大的波动，因此必须选择合适的储能设备作为能量中介，完成能量的缓冲，平抑母线电压波动。储能系统不仅能够实现功率双向传输，而且还能保证功率传输的过程稳定，从而成功处理短期内由于微电网功率波动带来的问题。据此，风储直流微电网不仅可以将风力的发电作用发挥到最大，而且还能弥补大电网的不足，从而让供电更加安全[7-9]。2.1风储直流微电网组成原理及容量设计2.1.1微电网组成原理本文分析的风储直流微电网的核心是将风机发电设备经AC/DC变换器和直流母线相连接，其拓扑结构图如图2.1所示。图2.1风储直流微电网拓扑结构由图2.1可以看出，各子系统通过电力电子装置连接到系统的直流母线上。其中，储能与直流母线之间经双向DC/DC变换器进行连接；风力机与PMSG相连，经AC/DC变换器后接至直流母线；有功负荷也通过相应的变换器连接至直流母线处。根据前文介绍以及结合本文的背景选取单母线直流微电网为研究对象，由于本次设计对象仅包含一个风力发电系统和一个蓄电池组，所以本文的控制策略采用主从控制方式。其中设置蓄电池为主控制器，由其稳定母线电压。母线电压选取为800V，其主要是考虑系统的可兼容性，为后期的交流负载的接入做准备。蓄电池的工作范围定为0.8~0.4之间。当蓄电池荷电态（stateofcharge）升至0.8时，风机变为负载功率跟踪，其余与最大功率跟踪模式。当蓄电池达到下限时，由系统能量协调控制器控制
第2章风储直流微电网组成原理及参数设计8图2.2风能利用系数曲线通过图2.2能够发现，如果桨距角固定不变时，风能利用率pC只与叶尖速比存在一定的联系。通过改变叶尖速的比值，便可以让pC呈现最大值。这种情况下的称之为最大叶尖速opt，用其控制风力设备发电时，就能最大化利用风能。通过式（2-1）能够得出风机输出功率和风速呈正比例，且其和风力发电设备运行的速度以及桨距角也有着一定程度上联系的结论。如果风速低的话，可设置o0，这种情况下按照风速的不同来控制发电设备运行的速度m，从而使风机叶尖速比到达最大值。当风速变化至额定值mV时，此时发电设备发出的功率eP将慢慢升高，在提高至额定值NP后便保持不变，m同样也维持在额定值，如图2.3所示[14-15]。图2.3wP曲线2.2.2PMSG的派克变换PMSG是利用电磁定律，将内部的机械能变成电能的设备。在分析永磁同步发电设备的时候，将提前阐述派克变换的内容[15]。三相电流ai、bi、ci可以通过静止坐标变换得到相应的di（定子的直轴分量）、qi（定子交轴分量）、oi（零轴分量）。相应的Park矩阵为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]直流微电网储能系统中带有母线电压跌落补偿功能的负荷功率动态分配方法[J]. 陆晓楠,孙凯,黄立培,肖曦,Josep M.Guerrero. 中国电机工程学报. 2013(16)
[2]基于改进微分进化算法的微电网优化运行研究[J]. 王波一,王鹤,兰森,李佳鹏. 东北电力大学学报. 2013(Z1)
[3]基于光伏发电的直流微电网能量变换与管理[J]. 张犁,孙凯,吴田进,邢岩. 电工技术学报. 2013(02)
[4]直流微电网协调控制策略研究[J]. 支娜,张辉,邢小文. 西安理工大学学报. 2012(04)
[5]风电直流微网的电压分层协调控制[J]. 王毅,张丽荣,李和明,刘均鹏. 中国电机工程学报. 2013(04)
[6]多代理系统在直流微网稳定控制中的应用[J]. 郝雨辰,吴在军,窦晓波,胡敏强,赵波. 中国电机工程学报. 2012(25)
[7]双向DC-DC变换器基于切换系统的建模与储能控制[J]. 高明远. 电力系统保护与控制. 2012(03)
硕士论文
[1]微电网多能源联合优化运行控制策略研究[D]. 宋乐.南京邮电大学 2019
[2]直流微电网母线电压分级控制与小信号稳定性分析[D]. 吕锦.西安理工大学 2019
[3]基于无线传感网络的智能楼宇监控系统设计[D]. 张力.大连理工大学 2019
[4]基于CAN总线与以太网的智能电梯远程监控系统的研究与设计[D]. 郭飞.东北大学 2017
[5]基于以太网与GSM的温湿度智能监控系统[D]. 胡海涛.贵州大学 2015
[6]基于DSP的双向DC/DC变换器研究[D]. 杨硕亮.西安科技大学 2013
[7]基于工业以太网的智能电网监控系统[D]. 崔伟.辽宁师范大学 2013
本文编号：3064320
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