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微网实验系统的分析与设计

作　者: 石立国
导　师: 马幼捷
学　校: 天津理工大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 微网分布式电源(DG)实验系统控制方式模式切换
分类号: TM727
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

进入新世纪以来,能源问题成为了各国能否实现可持续发展的瓶颈,而智能电网的提出,为有效解决这一难题提供了方向,但是由于技术、投资等制约因素,现阶段对于全面实现智能电网的设想还存在距离,所以微网的概念就应运而生了,简单的微网就是集合了分布式电源,储能环节以及可变负载按照实际需求和设计原则组建的小型发配电网络。它的组成虽然简单,但要对它进行智能控制,实现环境、经济、管理最优化的难度依然很大。它涉及到分布式能源及微网运行控制、故障检测与保护、能量管理、微网双模式运行无缝切换等关键技术领域,基于以上问题,本文所做的主要工作有：1、对微网的常用的控制方式即Master-Slave Operation(主从控制)、Peer to Peer Operation(对等控制)和Mix-operation(混合控制),分析了这三种模式自身的特点和适用的范围,各自的实现方法以及不同需求下所需采用的控制模式。2、为了能够满足实验室新能源以及智能电网的深入研究,提出了建立一个可实现实验室微网的设计思路,并且对微网实验系统做出了总体的阐述,微网分布式能源采用光伏发电和风机模拟发电来提供,以铅酸蓄电池为储能装置,协同工作,用以维持微网的功率平滑输出。重点阐述了风力发电模拟系统中风电模拟风力发电总体方案、网络控制系统、主控系统、风力机模拟系统、变流器系统、检测系统、系统保护、实验室电力系统；对光伏发电系统和储能系统也进行了简要的说明。3、阐述了微网DG常用的三种控制方法,P/Q控制、V/F控制、Droop控制,并对这三种控制方法分别进行了深入的研究与分析,在Matlab/Simulink平台下,基于实际的微网设计方案建立了微网系统的仿真模型,分别在并网切换孤岛、孤岛切换并网时进行了仿真分析,对仿真结果分析可知,在双模式(并网／孤岛)切换过程中基本实现了切换的“无缝”进行。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第一章绪论  10-17
  1.1 研究背景及其意义  10-11
  1.2 微网的定义及结构  11-13
  1.3 国内外发展现状  13-15
    1.3.1 微网系统的发展  13-15
  1.4 微网运行模式的“无缝”切换  15
  1.5 主要工作  15-17
第二章微网实验系统及其控制方法  17-23
  2.1 微网实验系统分析  17-19
    2.1.1 典型微网实验系统分析  17-18
    2.1.2 微网系统中微电源的控制  18-19
  2.2 微网实验系统的控制方法  19-22
    2.2.1 主从控制(Master-Slave-Control)  19-20
    2.2.2 对等控制(Peer-to-Peer Operation)  20-21
    2.2.3 混合控制(Hybrid-control-system)  21-22
  2.3 本章小结  22-23
第三章微网实验系统的设计  23-35
  3.1 微网实验系统概述  23-24
    3.1.1 微网实验室概述  23
    3.1.2 微网设计原则  23-24
  3.2 风电微网实验系统结构设计  24-32
    3.2.1 风电模拟风力发电总体方案  24
    3.2.2 网络控制系统  24-25
    3.2.3 主控系统  25-27
    3.2.4 风力发电机模拟系统  27-29
    3.2.5 变流器系统  29-31
    3.2.6 检测系统  31-32
    3.2.7 系统保护  32
    3.2.8 实验室电力系统  32
  3.3 光伏发电系统  32-33
  3.4 储能系统  33
  3.5 本章小结  33-35
第四章微网实验系统控制分析  35-55
  4.1 实验系统控制  35-48
    4.1.1 P/Q控制方式  35-39
    4.1.2 V/f控制方法  39-45
    4.1.3 Droop控制方式  45-48
  4.2 仿真分析  48-53
  4.3 本章小结  53-55
第五章总结和展望  55-57
  5.1 本文的主要工作  55
  5.2 工作展望  55-57
参考文献  57-60
发表论文和科研情况说明  60-61
致谢  61

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