本文關鍵詞：基于UPQC改善微網(wǎng)電能質量策略研究

  更多相關文章： 微網(wǎng) 電能質量 統(tǒng)一電能質量調節(jié)器 儲能 多目標控制

【摘要】：為應對能源危機、優(yōu)化能源結構,近年來微電網(wǎng)得到了迅速發(fā)展,與微電網(wǎng)相關的一系列關鍵技術成為研究的熱點,微電網(wǎng)電能質量分析與控制則是其中的關鍵技術之一。由于微網(wǎng)系統(tǒng)本身的特殊性,其電能質量不僅與內部分布式電源、儲能裝置和負荷的運行特性有關,而且還與外部相連的配電網(wǎng)存在交互影響。基于微網(wǎng)電能質量的特點,本文采用統(tǒng)一電能質量調節(jié)器(UPQC)對微網(wǎng)電能質量進行綜合治理,主要圍繞基于UPQC改善微網(wǎng)電能質量的檢測和控制策略兩方面展開研究。首先介紹了基于UPQC的微網(wǎng)系統(tǒng)基本結構,對UPQC混合儲能單元的拓撲結構進行了研究,分別建立了UPQC串聯(lián)單元、并聯(lián)單元和混合儲能單元的數(shù)學模型,進一步闡述了基于UPQC改善微網(wǎng)電能質量的工作原理和控制目標。其次研究了UPQC輸出指令電壓、電流信號的檢測方法。針對傳統(tǒng)鎖相環(huán)(PLL)在配電網(wǎng)電壓不平衡和畸變情況下難以適用的缺點,本文分別研究了基于Park變換和基于諧振控制的兩種無鎖相環(huán)指令電壓檢測方法。針對數(shù)字系統(tǒng)的固有延時,本文研究了基于自適應預測的指令電流檢測方法,通過改進變換矩陣C,提出了一種適用于微網(wǎng)負載三相不對稱且含有任意諧波分量的分次補償畸變指令電流檢測法,分別從穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)響應速度兩方面對全補償畸變指令電流的直接預測法和間接預測法進行了對比研究。針對間歇性電源引起的微網(wǎng)功率波動,本文研究了該功率波動對PCC點電壓質量的影響機理。通過Matlab/Simulink仿真驗證了所述指令信號檢測方法的有效性。最后研究了基于UPQC改善微網(wǎng)電能質量的多目標控制策略。為提高UPQC串聯(lián)單元在配電網(wǎng)發(fā)生短時電壓浪涌或深度電壓跌落時的補償效果,本文研究了基于自適應三角載波的電壓跟蹤控制策略,同時通過UPQC串聯(lián)單元對直流側電容進行均壓控制。為減小主從控制結構中微網(wǎng)運行方式切換時引起的暫態(tài)電壓和電流沖擊,本文研究了具有主電源和電能質量治理雙重功能的UPQC并聯(lián)單元平滑切換控制策略和并網(wǎng)預同步控制策略,通過在同一個電流環(huán)增量式PI調節(jié)器中加入指令值補償策略,保證了切換前后電流指令值的連續(xù)性,提出以調節(jié)基準相位為目標的并網(wǎng)相位預同步控制,以實現(xiàn)微網(wǎng)平滑并網(wǎng)。為平抑微網(wǎng)功率波動,改善PCC點電壓質量,本文分別研究了混合儲能單元兩個雙向DC/DC變換器的雙環(huán)控制策略,根據(jù)超級電容和蓄電池的不同特點,設計了既能發(fā)揮儲能元件各自優(yōu)勢,又能控制儲能元件運行在安全區(qū)間的混合儲能單元能量管理方法,以延長儲能元件使用壽命,提高平抑效果。為驗證本文所述控制策略的有效性,在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建仿真模型,設置不同工況,分別從改善微網(wǎng)電壓質量、電流質量、平抑微網(wǎng)功率波動和實現(xiàn)微網(wǎng)運行方式平滑切換四個方面進行了仿真研究,仿真結果表明,本文所采用的基于UPQC改善微網(wǎng)電能質量多目標控制策略的有效性和可行性。
【關鍵詞】：微網(wǎng) 電能質量 統(tǒng)一電能質量調節(jié)器 儲能 多目標控制
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM761
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1、課題研究的意義和背景9
• 1.2、微網(wǎng)電能質量問題研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1、外部配電網(wǎng)對微網(wǎng)電能質量影響分析10
• 1.2.2、微網(wǎng)內部電能質量問題產(chǎn)生原因分析10-11
• 1.3、微網(wǎng)電能質量治理措施研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1、微網(wǎng)電能質量主動治理措施研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2、微網(wǎng)電能質量被動治理措施研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4、統(tǒng)一電能質量調節(jié)器(UPQC)及其在微網(wǎng)中的應用研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4.1、統(tǒng)一電能質量調節(jié)器(UPQC)研究現(xiàn)狀13
• 1.4.2、統(tǒng)一電能質量調節(jié)器(UPQC)在改善微網(wǎng)電能質量中的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.5、本文主要研究內容14-16
• 第二章 基于UPQC的微網(wǎng)系統(tǒng)結構和工作原理16-24
• 2.1、微網(wǎng)系統(tǒng)基本結構16
• 2.2、基于UPQC的微網(wǎng)結構16-19
• 2.2.1、采用UPQC的微網(wǎng)結構17
• 2.2.2、三相四線制UPQC結構17-18
• 2.2.3、UPQC直流側混合儲能單元拓撲結構18-19
• 2.3、UPQC數(shù)學模型19-22
• 2.3.1、UPQC串、并聯(lián)單元數(shù)學模型19-21
• 2.3.2、UPQC混合儲能單元數(shù)學模型21-22
• 2.4、基于UPQC改善微網(wǎng)電能質量的工作原理和控制目標22-23
• 2.4.1、基于UPQC改善微網(wǎng)電能質量的工作原理22-23
• 2.4.2、基于UPQC改善微網(wǎng)電能質量的控制目標23
• 2.5、本章小結23-24
• 第三章 UPQC指令信號檢測方法研究24-46
• 3.1、指令信號檢測方法概述24-25
• 3.1.1、基于傅里葉變換的檢測方法24
• 3.1.2、基于瞬時無功功率理論的檢測方法24
• 3.1.3、基于Park變換的檢測方法24
• 3.1.4、基于Fryze時域分析的檢測方法24-25
• 3.1.5、基于自適應濾波的檢測方法25
• 3.1.6、基于諧振控制的檢測方法25
• 3.2、無鎖相環(huán)的指令電壓檢測方法25-30
• 3.2.1、基于Park變換的指令電壓檢測法26-28
• 3.2.2、基于諧振控制的指令電壓檢測法28-30
• 3.3、基于自適應預測的畸變指令電流檢測方法30-35
• 3.3.1、基于LMS的自適應預測算法30-32
• 3.3.2、基于自適應預測的分次補償畸變指令電流檢測法32-34
• 3.3.3、基于自適應預測的全補償畸變指令電流檢測法34-35
• 3.4、基于瞬時功率理論的功率波動指令電流檢測方法35-38
• 3.4.1、間歇性DG對微網(wǎng)電壓質量的影響機理35-36
• 3.4.2、基于瞬時功率理論的功率波動指令電流檢測法36-38
• 3.5、UPQC指令信號檢測方法仿真研究38-45
• 3.5.1、指令電壓檢測方法仿真研究38-42
• 3.5.2、畸變指令電流檢測方法仿真研究42-45
• 3.6、本章小結45-46
• 第四章 基于UPQC改善微網(wǎng)電能質量的多目標控制策略研究46-63
• 4.1、UPQC串聯(lián)單元控制策略研究46-50
• 4.1.1、指令信號跟蹤控制策略概述46-47
• 4.1.2、基于自適應三角載波的電壓跟蹤控制策略47-49
• 4.1.3、直流側電容均壓控制策略49-50
• 4.2、UPQC并聯(lián)單元控制策略研究50-56
• 4.2.1、UPQC并聯(lián)單元工作模式50-52
• 4.2.2、UPQC并聯(lián)單元工作模式平滑切換控制策略52-54
• 4.2.3、UPQC并聯(lián)單元并網(wǎng)預同步控制策略54-56
• 4.3、UPQC混合儲能單元控制策略研究56-62
• 4.3.1、UPQC混合儲能單元雙向DC/DC變換器控制策略56-59
• 4.3.2、UPQC混合儲能單元能量管理方法59-62
• 4.4、本章小結62-63
• 第五章 基于UPQC改善微網(wǎng)電能質量的多目控制策略仿真研究63-76
• 5.1、基于UPQC的微網(wǎng)仿真模型63-64
• 5.2、改善微網(wǎng)電壓質量仿真研究64-67
• 5.2.1、配電網(wǎng)電壓發(fā)生對稱性的三相驟升或跌落64-65
• 5.2.2、配電網(wǎng)電壓發(fā)生非對稱性的單相驟升或跌落65-66
• 5.2.3、配電網(wǎng)電壓出現(xiàn)三相不平衡或含有諧波分量66-67
• 5.3、改善微網(wǎng)電流質量仿真研究67-69
• 5.3.1、微網(wǎng)含有非線性負載67-69
• 5.3.2、微網(wǎng)含有不平衡負載、無功負載69
• 5.4、平抑微網(wǎng)功率波動仿真研究69-72
• 5.4.1、微網(wǎng)并網(wǎng)運行70-71
• 5.4.2、微網(wǎng)孤島運行71-72
• 5.5、微網(wǎng)運行方式平滑切換仿真研究72-75
• 5.5.1、微網(wǎng)由并網(wǎng)運行轉為孤島運行72-74
• 5.5.2、微網(wǎng)由孤島運行轉為并網(wǎng)運行74-75
• 5.6、本章小結75-76
• 第六章 總結與展望76-78
• 6.1、本文工作總結76-77
• 6.2、下一步工作展望77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻79-83
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文及專利目錄83

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10 歐陽，

本文編號：963985