基于UPQC改善微网电能质量策略研究

发布时间：2017-10-03 07:35

  本文关键词：基于UPQC改善微网电能质量策略研究

  更多相关文章： 微网 电能质量 统一电能质量调节器 储能 多目标控制

【摘要】：为应对能源危机、优化能源结构,近年来微电网得到了迅速发展,与微电网相关的一系列关键技术成为研究的热点,微电网电能质量分析与控制则是其中的关键技术之一。由于微网系统本身的特殊性,其电能质量不仅与内部分布式电源、储能装置和负荷的运行特性有关,而且还与外部相连的配电网存在交互影响。基于微网电能质量的特点,本文采用统一电能质量调节器(UPQC)对微网电能质量进行综合治理,主要围绕基于UPQC改善微网电能质量的检测和控制策略两方面展开研究。首先介绍了基于UPQC的微网系统基本结构,对UPQC混合储能单元的拓扑结构进行了研究,分别建立了UPQC串联单元、并联单元和混合储能单元的数学模型,进一步阐述了基于UPQC改善微网电能质量的工作原理和控制目标。其次研究了UPQC输出指令电压、电流信号的检测方法。针对传统锁相环(PLL)在配电网电压不平衡和畸变情况下难以适用的缺点,本文分别研究了基于Park变换和基于谐振控制的两种无锁相环指令电压检测方法。针对数字系统的固有延时,本文研究了基于自适应预测的指令电流检测方法,通过改进变换矩阵C,提出了一种适用于微网负载三相不对称且含有任意谐波分量的分次补偿畸变指令电流检测法,分别从稳态精度和动态响应速度两方面对全补偿畸变指令电流的直接预测法和间接预测法进行了对比研究。针对间歇性电源引起的微网功率波动,本文研究了该功率波动对PCC点电压质量的影响机理。通过Matlab/Simulink仿真验证了所述指令信号检测方法的有效性。最后研究了基于UPQC改善微网电能质量的多目标控制策略。为提高UPQC串联单元在配电网发生短时电压浪涌或深度电压跌落时的补偿效果,本文研究了基于自适应三角载波的电压跟踪控制策略,同时通过UPQC串联单元对直流侧电容进行均压控制。为减小主从控制结构中微网运行方式切换时引起的暂态电压和电流冲击,本文研究了具有主电源和电能质量治理双重功能的UPQC并联单元平滑切换控制策略和并网预同步控制策略,通过在同一个电流环增量式PI调节器中加入指令值补偿策略,保证了切换前后电流指令值的连续性,提出以调节基准相位为目标的并网相位预同步控制,以实现微网平滑并网。为平抑微网功率波动,改善PCC点电压质量,本文分别研究了混合储能单元两个双向DC/DC变换器的双环控制策略,根据超级电容和蓄电池的不同特点,设计了既能发挥储能元件各自优势,又能控制储能元件运行在安全区间的混合储能单元能量管理方法,以延长储能元件使用寿命,提高平抑效果。为验证本文所述控制策略的有效性,在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型,设置不同工况,分别从改善微网电压质量、电流质量、平抑微网功率波动和实现微网运行方式平滑切换四个方面进行了仿真研究,仿真结果表明,本文所采用的基于UPQC改善微网电能质量多目标控制策略的有效性和可行性。
【关键词】：微网 电能质量 统一电能质量调节器 储能 多目标控制
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM761
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1、课题研究的意义和背景9
• 1.2、微网电能质量问题研究现状9-11
• 1.2.1、外部配电网对微网电能质量影响分析10
• 1.2.2、微网内部电能质量问题产生原因分析10-11
• 1.3、微网电能质量治理措施研究现状11-13
• 1.3.1、微网电能质量主动治理措施研究现状11-12
• 1.3.2、微网电能质量被动治理措施研究现状12-13
• 1.4、统一电能质量调节器(UPQC)及其在微网中的应用研究现状13-14
• 1.4.1、统一电能质量调节器(UPQC)研究现状13
• 1.4.2、统一电能质量调节器(UPQC)在改善微网电能质量中的研究现状13-14
• 1.5、本文主要研究内容14-16
• 第二章 基于UPQC的微网系统结构和工作原理16-24
• 2.1、微网系统基本结构16
• 2.2、基于UPQC的微网结构16-19
• 2.2.1、采用UPQC的微网结构17
• 2.2.2、三相四线制UPQC结构17-18
• 2.2.3、UPQC直流侧混合储能单元拓扑结构18-19
• 2.3、UPQC数学模型19-22
• 2.3.1、UPQC串、并联单元数学模型19-21
• 2.3.2、UPQC混合储能单元数学模型21-22
• 2.4、基于UPQC改善微网电能质量的工作原理和控制目标22-23
• 2.4.1、基于UPQC改善微网电能质量的工作原理22-23
• 2.4.2、基于UPQC改善微网电能质量的控制目标23
• 2.5、本章小结23-24
• 第三章 UPQC指令信号检测方法研究24-46
• 3.1、指令信号检测方法概述24-25
• 3.1.1、基于傅里叶变换的检测方法24
• 3.1.2、基于瞬时无功功率理论的检测方法24
• 3.1.3、基于Park变换的检测方法24
• 3.1.4、基于Fryze时域分析的检测方法24-25
• 3.1.5、基于自适应滤波的检测方法25
• 3.1.6、基于谐振控制的检测方法25
• 3.2、无锁相环的指令电压检测方法25-30
• 3.2.1、基于Park变换的指令电压检测法26-28
• 3.2.2、基于谐振控制的指令电压检测法28-30
• 3.3、基于自适应预测的畸变指令电流检测方法30-35
• 3.3.1、基于LMS的自适应预测算法30-32
• 3.3.2、基于自适应预测的分次补偿畸变指令电流检测法32-34
• 3.3.3、基于自适应预测的全补偿畸变指令电流检测法34-35
• 3.4、基于瞬时功率理论的功率波动指令电流检测方法35-38
• 3.4.1、间歇性DG对微网电压质量的影响机理35-36
• 3.4.2、基于瞬时功率理论的功率波动指令电流检测法36-38
• 3.5、UPQC指令信号检测方法仿真研究38-45
• 3.5.1、指令电压检测方法仿真研究38-42
• 3.5.2、畸变指令电流检测方法仿真研究42-45
• 3.6、本章小结45-46
• 第四章 基于UPQC改善微网电能质量的多目标控制策略研究46-63
• 4.1、UPQC串联单元控制策略研究46-50
• 4.1.1、指令信号跟踪控制策略概述46-47
• 4.1.2、基于自适应三角载波的电压跟踪控制策略47-49
• 4.1.3、直流侧电容均压控制策略49-50
• 4.2、UPQC并联单元控制策略研究50-56
• 4.2.1、UPQC并联单元工作模式50-52
• 4.2.2、UPQC并联单元工作模式平滑切换控制策略52-54
• 4.2.3、UPQC并联单元并网预同步控制策略54-56
• 4.3、UPQC混合储能单元控制策略研究56-62
• 4.3.1、UPQC混合储能单元双向DC/DC变换器控制策略56-59
• 4.3.2、UPQC混合储能单元能量管理方法59-62
• 4.4、本章小结62-63
• 第五章 基于UPQC改善微网电能质量的多目控制策略仿真研究63-76
• 5.1、基于UPQC的微网仿真模型63-64
• 5.2、改善微网电压质量仿真研究64-67
• 5.2.1、配电网电压发生对称性的三相骤升或跌落64-65
• 5.2.2、配电网电压发生非对称性的单相骤升或跌落65-66
• 5.2.3、配电网电压出现三相不平衡或含有谐波分量66-67
• 5.3、改善微网电流质量仿真研究67-69
• 5.3.1、微网含有非线性负载67-69
• 5.3.2、微网含有不平衡负载、无功负载69
• 5.4、平抑微网功率波动仿真研究69-72
• 5.4.1、微网并网运行70-71
• 5.4.2、微网孤岛运行71-72
• 5.5、微网运行方式平滑切换仿真研究72-75
• 5.5.1、微网由并网运行转为孤岛运行72-74
• 5.5.2、微网由孤岛运行转为并网运行74-75
• 5.6、本章小结75-76
• 第六章 总结与展望76-78
• 6.1、本文工作总结76-77
• 6.2、下一步工作展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间发表学术论文及专利目录83

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李鹏;张玲;王伟;杨希磊;赵义术;;微网技术应用与分析[J];电力系统自动化;2009年20期

2 韩奕;张东霞;胡学浩;梁才浩;程军照;梁惠施;;中国微网标准体系研究[J];电力系统自动化;2010年01期

3 撖奥洋;邓星;文明浩;李惠宇;陈晓燕;;高渗透率下大电网应对微网接入的策略[J];电力系统自动化;2010年01期

4 杨仁花;黄伟;关丽;刘令富;;微网结构和运行控制[J];电网与清洁能源;2010年01期

5 王志霞;张会民;田伟;;微网研究综述[J];电气应用;2010年06期

6 鲁贻龙;王斌;曹祖亮;;储能系统改善微网动态性能的研究[J];湖北工业大学学报;2010年01期

7 牛铭;黄伟;郭佳欢;苏玲;;微网并网时的经济运行研究[J];电网技术;2010年11期

8 马力;;混合系统微网控制策略分析[J];电力系统及其自动化学报;2010年06期

9 王锡琳;;含有光伏电源的微网综述[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年02期

10 欧阳，

本文编号：963985