【正文】 .............................................................8 光伏電池的基本原理 ...................................................................9 光伏電池的基本模型 ...................................................................9 風(fēng)力發(fā)電機 .........................................................................................10 微電網(wǎng)仿真模型的建立 .....................................................................14 本章小結(jié) .............................................................................................15 第 3章 統(tǒng)一潮流控制器分析 .........................................................................16 UPFC 系統(tǒng)的基本原理 ......................................................................16 UPFC 的基本控制功能 ......................................................................18 UPFC 系統(tǒng)功率、電壓平衡分析 ......................................................20 無 UPFC 微電網(wǎng)的潮流分析 .....................................................20 UPFC 系 統(tǒng)有功功率平衡分析 ..................................................21 UPFC 系統(tǒng)無功功率平衡分析 ..................................................22 UPFC 系統(tǒng)電壓平衡分析 ..........................................................23 本章小結(jié) .............................................................................................25 第 4章 統(tǒng)一潮流控制器控制系統(tǒng)設(shè)計 .........................................................26 UPFC 控制概述 ..................................................................................26 UPFC 控制系統(tǒng)的設(shè) 計 ......................................................................27 并聯(lián)側(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計 .............................................................27 串聯(lián)側(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計 .............................................................28 IV 本章小結(jié) ............................................................................................ 28 第 5章 仿真驗證及分析 ................................................................................. 30 仿真模型及參數(shù) ................................................................................ 30 仿真結(jié)果及分析 ................................................................................ 31 本章小結(jié) ............................................................................................ 33 結(jié)論 ..................................................................................................................... 34 參考文獻 ............................................................................................................. 35 致謝 ..................................................................................................................... 37 附錄 ..................................................................................................................... 39 第 1 章 緒論 1 第 1章 緒論 課題研究背景和意義 隨著時代的發(fā)展 ，人們 發(fā)現(xiàn)發(fā)展 電力系統(tǒng)規(guī)模在 資源的開發(fā)利用 、 工業(yè)的結(jié)構(gòu) 、 負(fù)載的調(diào)整 及 安全 與 經(jīng)濟 運行等方面 具有非常好的經(jīng)濟效益 。 UPFC是微電網(wǎng)潮流控制的執(zhí)行裝置，本文根據(jù)其系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)框圖，并利用派克變換， 得到 UPFC并聯(lián) 側(cè)、串聯(lián)側(cè)以及線路側(cè)在 d、 q坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型， 采用小信號分析方法 ， 以及對 UPFC系統(tǒng)功率、電壓平衡的分析，得到了并聯(lián)側(cè)的解耦控制系統(tǒng)和串聯(lián)側(cè)的交叉耦合控制系統(tǒng)，利用并聯(lián)側(cè)電流的 d軸分量控制直流電容的電壓，用 q軸分量控制 UPFC輸入端電壓；利用串聯(lián)變換器注入傳輸線路電壓的 d軸分量控制傳輸線路上的無功潮流，用 q軸分量控制傳輸線路上的有功潮流。 目標(biāo)：用 Matlab 實現(xiàn)微電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性研究。 基 本 要 求 1．遵守畢業(yè)設(shè)計期間的紀(jì)律，按時答疑； 2．獨立完成設(shè)計任務(wù)，培養(yǎng)基本的科研能力； 3．設(shè)計說明書一份 (不少于 2 萬字 )， A0 圖紙一張；英文資料翻譯不少于 5千字；說明書要求條理清晰、文筆通順，符合畢業(yè)設(shè)計撰寫規(guī)范的要求；論文、圖紙中的文字符號符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)； 4. 完成相關(guān)的實驗，并反映在論文中?？刂葡到y(tǒng)中利用經(jīng)驗法得到了各個 PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)。隨著電力網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載越來越大 、發(fā)電機單機 的 容量 日益變大 和 線路 輸電電壓 越來越高 ，電力 網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)規(guī)模 的 發(fā)展 也相當(dāng)迅速 。 (2)碳 化物的排放量大大降低 ， 對 環(huán)保 有很大的貢獻 。 隨著負(fù)載 不斷增大 ， 對 電網(wǎng)容量 要求 日益變大 ， DG 采用 就地安裝 的原則，可以 對 地方負(fù)荷 提供電能 ， 平衡地方增大的負(fù)載，使電力 系統(tǒng)的 穩(wěn)定 性 、 電網(wǎng)的安全性 以及電能質(zhì)量有很大的提高 。 當(dāng) 外部電網(wǎng) 運行時出現(xiàn) 故障 ，則 DG 將 與配電網(wǎng)隔離進入孤島運行狀態(tài)，當(dāng) 電網(wǎng)故障 恢復(fù) 后 ， 這時要求 DG 能夠平滑地與配電網(wǎng)并網(wǎng) 。 微電網(wǎng)中的若想改變系統(tǒng)潮流分布的方式只能通過改變負(fù)荷的大小、電源或調(diào)整電源間負(fù)荷分配關(guān)系來實現(xiàn)，這樣可能不能滿足安 全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟第 1 章 緒論 3 供電的要求。隨著可再生能源的 發(fā)展 ，微電網(wǎng)的 應(yīng)用越來越廣泛 ，儲能 系統(tǒng)的技術(shù)也在不斷發(fā)展 ，儲能技術(shù)在微電網(wǎng)中將 越來越重要并應(yīng)用的更加廣泛 [3]。 Adly Girgis與 Sukumar Brahma 提出 [9,10]，由于 DR 主要接入配電網(wǎng)中，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是輻射型的， DR 的接入將其變?yōu)榄h(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這必然引發(fā)原有保護不匹配問題，二人對此提出了新的保護方法，即自適應(yīng)保護的 方法，并且提出了新的分區(qū)理念，將系統(tǒng)化分為幾個區(qū)域，每個區(qū)域中 DR 與負(fù)荷之間達到平衡， DR 的容量相對要大些，并且在每一個區(qū)域內(nèi)，應(yīng)該有一臺DR(通常是該區(qū)域內(nèi)容量最大的一臺 )可以控制負(fù)荷頻率，但其缺點也很明顯，斷路器因故障拒絕動作，因此導(dǎo)致隔離失??；電阻性故障時，保護可能會產(chǎn)生誤動作，所以它不適用于 DR 低滲透率的配電網(wǎng)絡(luò)。 輸出建模方法比較簡單， 一般情況下 將 系統(tǒng)簡單地視為 一個電流源或電壓源外接阻抗， 然后加入系統(tǒng) 本身的一些約束條件，得到 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 ，但 是該方法沒有考慮系統(tǒng)的內(nèi)部信息 ， 對于研究系統(tǒng) 的內(nèi)部特性 有一定的缺陷。多電平變換器是在 方波變換器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，必須與變換器疊加技術(shù)聯(lián)合使用才能獲得好的性能。 全文研究內(nèi)容主要分為如下四個部分。建立了基于 UPFC 的微電網(wǎng)潮流控制的仿真模型，并對仿真結(jié)果進行分析。 熱 熱 熱熱 熱 熱 熱 熱熱 熱 熱 熱熱 熱 熱熱 熱 熱 熱 熱熱 熱 熱熱 熱 熱熱 熱 熱 熱熱 熱 熱 熱 熱熱 熱 熱 熱熱 熱 熱 熱 熱熱 熱 熱 熱 熱 熱熱 熱 熱 熱熱 熱 熱 熱熱 熱熱 熱熱 圖 21 微電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu) 微電網(wǎng)仿真模型研究的主要內(nèi)容是由分布式電源構(gòu)成的微電網(wǎng)的系統(tǒng)模型，本文整個系統(tǒng)仿真模型用發(fā)電機代替了分布式電源，本章將對光伏電源和風(fēng)力發(fā)電電機進行簡單的介紹。 Rse與 Rsh相比， Rse相對電阻很低 ，小于 1歐姆；而 Rsh相對電阻就很高 ，約幾千歐姆。而 在大型風(fēng)力發(fā)電廠還是主要應(yīng)用后兩者。軟 啟動 裝置的作用是 減小 風(fēng)力機 接入 和 斷開 時產(chǎn)生的沖擊電流， 端口處接入 并聯(lián)電容器是為感應(yīng)發(fā)電機提供 無功補償 來調(diào)節(jié) 輸出端口 電壓。 變頻器對轉(zhuǎn)子交流勵磁，控制定子 使其 發(fā)出恒定頻率 的電能，實現(xiàn)了發(fā)電機與電網(wǎng)的“軟連接 ”。 其優(yōu)勢體現(xiàn)在： (1)該電機 直接驅(qū)動， 系統(tǒng)簡潔 ，降低了噪音， 可靠性 得到 了 提高； (2)新型永磁發(fā)電機 具有 體積小、重量輕、效率高 等優(yōu)點 ， 從而 提高了機組容量系數(shù)； (3)該電機 運行時 無需 建立磁場 ，因此不 需 從系統(tǒng)中得到 吸收無功功率 ，改善了 系統(tǒng) 的功率 因數(shù) ； (4)控制變頻器的調(diào)制比 就 可以 進行潮流控制 ， 當(dāng) 系統(tǒng)故障時 向系統(tǒng) 提燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文 ) 14 供無功 功率 ， 使 電網(wǎng)動態(tài)特性 得到大大地 提高。 0 0 . 0 5 0 . 10 . 1 50 . 2 4 0 0 004 0 0 08 0 0 0t / sP/W Q/VarPQ00 . 0 50 . 1 0 . 1 5 0 . 22345x 1 04t / sP/W Q/VarPQ 圖 212 B1 處有功潮流和無功潮流分布 圖 213 B3 處有功潮流和無功潮流分布 由圖 21 213 可知 B B3 兩處的潮流都發(fā)生了變化，但是有功潮流和無功潮流之和與負(fù)載保持一致。 在控制 UPFC 時 其 注入到線路的電壓 的幅值和相位都會發(fā)生變化， 這樣就一定會與電網(wǎng) 發(fā)生有功 功率和 無功 功率的 交換。 該 注入電壓表現(xiàn)為一個基頻交流同步電壓源。因此 并聯(lián) 變換器 能夠 在功率因數(shù)為 1 的情況下 運行 或被控與電網(wǎng)發(fā)生無功功率交換，而其所 產(chǎn)生 的無功功率與 串聯(lián) 變換器 提供到 線路 中的無功功率互相獨立。如圖 33(b)所示，控制 注入 電壓 12U 相對于 .1U 相位發(fā)生 變化，使得 UPFC 輸出 端口電 壓 .2U 在相位上發(fā)生了偏移，但是 幅值相等 ，調(diào)節(jié) σ 角就可以調(diào)節(jié)線路 的 潮流 P Q2，控制系統(tǒng) 可以確定 具體的偏移角度。 工作在此模式時 ， 利用一個反饋環(huán)注入電壓 12U 能夠?qū)崟r 調(diào)整， 用來控制傳輸線路上的有功和無功功率與參考值保存一致，因此架設(shè) UPFC 的傳輸線路 在 電力系統(tǒng) 中相 對 其余部分表現(xiàn)出一個 可控 功率源， 這種工作模式比傳統(tǒng)的線路補償模式更加精確 ， 對于潮流的控制更加方便 ，而且它 還能解