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动态电压恢复器的直流储能系统关键技术研究

作　者: 范永宇
导　师: 孙海顺
学　校: 华中科技大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 电压跌落直流储能系统复合储能动态电压恢复器
分类号: TM761.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 72次
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内容摘要

随着控制技术的进步,计算机控制的负荷在国民经济中的比重日趋增多,这类负荷对电压和频率的变化比较敏感,一旦发生电压跌落等故障,极易出现负荷跳闸甚至损毁,严重影响工业生产,即通常所说的敏感负荷。动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer,DVR)是一种用于抑制电力系统电压跌落、保护配电网故障后敏感负荷的装置,在DVR的直流侧增加储能元件,对DVR的补偿效果起着至关重要的作用。鉴于此,本文对DVR的直流储能系统的拓扑结构、数学模型和控制策略进行研究。论文首先提出了电能质量存在的问题,以及应对这类问题的措施,从而引出了抑制电力系统电压跌落的动态电压恢复器,并对动态电压恢复器的原理、组成和特性进行了介绍。而在动态电压恢复器的直流侧增加直流储能单元能够使得其性能有很大的改善,提出了直流储能系统的关键技术,对蓄电池和超级电容器两种主要的储能元件的原理、特点和等效电路模型进行了介绍。论文重点研究了蓄电池直流储能系统和蓄电池—超级电容器复合直流储能系统的拓扑结构、数学模型,通过Bode图分析了系统的稳定裕度,并设计PI控制器,采用了双闭环反馈控制提高系统稳定性、减小静态误差;设计了系统的前馈控制,与反馈控制共同实现了系统的复合控制;后在PSCAD/EMTDC平台上仿真验证了蓄电池直流储能系统和蓄电池—超级电容器复合储能系统的特性。论文最后对蓄电池单一储能形式下和蓄电池—超级电容器复合储能形式下的DVR进行了仿真,验证了两者抑制故障后电压跌落的作用,对比了两者的性能和特性。文末进行了全文总结,对本课题中可进一步深入开展的工作进行了展望。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 电能质量问题  8-9
  1.2 改善电能质量的措施  9
  1.3 动态电压恢复器的工作原理与特性  9-10
  1.4 直流储能系统的储能元件  10-12
  1.5 直流储能系统的关键技术  12-13
  1.6 主要研究内容  13-14
2 超级电容器和蓄电池的工作原理和数学模型  14-23
  2.1 超级电容器  14-16
  2.2 蓄电池  16-22
  2.3 本章小结  22-23
3 蓄电池直流储能系统分析与控制策略研究  23-41
  3.1 蓄电池直流储能系统的组成及控制器结构  23-25
  3.2 蓄电池直流储能系统的数学模型  25-28
  3.3 蓄电池直流储能系统控制设计算例与仿真  28-39
  3.4 蓄电池详细建模对比仿真  39-40
  3.5 本章小结  40-41
4 超级电容器—蓄电池复合储能系统  41-56
  4.1 超级电容器—蓄电池主要拓扑及运行特性  41-50
  4.2 一种高能效的复合储能系统  50-55
  4.3 本章小结  55-56
5 动态电压恢复器容量设计及复合储能应用研究  56-69
  5.1 动态电压恢复器拓扑  56-57
  5.2 基于故障概率的动态电压恢复器容量设计方法  57-62
  5.3 基于复合储能的DVR 容量设计与仿真分析  62-67
  5.4 本章小结  67-69
6 全文总结  69-71
  6.1 论文完成的主要工作及取得的研究成果  69-70
  6.2 有待进一步开展的工作  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-75

动态电压恢复器的直流储能系统关键技术研究

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