【正文】 只有保證 UPFC 整個系統(tǒng)的有功功率平衡即注入UPFC 的有功功率與系統(tǒng)消耗的有功功率平衡，才能使直流側(cè)電容電壓恒定不變 ，即 要滿足關(guān)系式 ： Shunt Series dcP P P?? (310) 將 上式 代入式 (39)計算可得 ： dcRS PPP ?? (311) 由 式 (311)可以看出 ，系統(tǒng)的電源端 不僅要滿足接受端所需的有功功率，還要補償 UPFC 功率變換部分 所損耗的有功功率 。如圖 33(a)所示。 UPFC 的功率變換部分 通過共用的直流母線 將 兩個變換器連接成背靠背的形式， 并且 共用一組直流母線電容。 第 2 章 微電網(wǎng)的仿真建模 15 改變 電源 參數(shù)時，將左側(cè)的 電源 電壓改為 ，仿真結(jié)果如圖 2211 所示。 發(fā)電機 的 轉(zhuǎn)子側(cè) 要通過 兩個 VSC變頻器 后經(jīng)過變壓器與電網(wǎng)相連 ，而 定子側(cè) 與 電網(wǎng) 直接經(jīng)過變壓器相連 。 若想開發(fā)利用風能，必須利用風力發(fā)電機，因此 全力研究風力發(fā)電機是全面開發(fā)利用風能的基礎(chǔ)和重要部分。微電網(wǎng)的重要組成部分是 分布式 電源和儲能系統(tǒng)。 本文研究的主要內(nèi) 容 對微電網(wǎng)的潮流進行控制是本文研究的核心內(nèi)容，傳統(tǒng)的方法只能通過改變負荷的大小、電源或調(diào)整電源間負荷分配關(guān)系來實現(xiàn)。 從描述對象來看 ， FACTS的模型可分為暫態(tài)模型和穩(wěn)態(tài)模型。在微網(wǎng)從并網(wǎng)模式向孤網(wǎng)模式轉(zhuǎn)換過程中，系統(tǒng)頻率和電壓出現(xiàn)大幅波動；增加儲能單元后，在微網(wǎng)模式轉(zhuǎn)換過程中，系統(tǒng)頻率和電壓波動可以得到有效抑制，且微網(wǎng)能夠很快穩(wěn)定在新的運行狀態(tài)。 (3)DG 與儲能系統(tǒng)的協(xié)作 控制。 由于 這些微型發(fā)電設備 或儲能設備一般 跟隨負荷 ， 裝設在負荷附近，所以被 稱 為分布式發(fā)電 (Distributed Generation， DG)。 論文撰寫 答辯 指導教師： 職稱： 20xx 年 1 月 10 日 系級教學單位審批： 年 月 日 摘要 I 摘要 隨著微電網(wǎng)的快速發(fā)展，微電網(wǎng)潮流控制也日益重要，本文針對微電網(wǎng)潮流控制這一問題進行深入研究，依據(jù)統(tǒng)一潮流控制器 (UPFC)的潮流控制功能，采用了基于 UPFC 的微電網(wǎng)潮流控制方法。 微電網(wǎng)的潮流計 算 ， 分 析UPFC 在微電網(wǎng)中的潮流控制作用。 但是，隨著電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，電力系統(tǒng)中也餓出現(xiàn)了很多弊端 ，如： 投資太大 ，運行 模式復雜 ， 負載對電能的質(zhì)量要求越來越高 ，以及 供電需求的多變性 等。 因為 DG 的 跟蹤性能較差 ， 如果沒有儲能系統(tǒng)的話 ， 負載突然增加后 ， DG 實際發(fā)出的功率不能達到負載所需的功率 ， 則會引起電網(wǎng)電壓的降落 。在各種 FACTS元件中 ， 統(tǒng)一潮流控制器 (UPFC： Unified Power Flow controller)作為新一代 FACTS元件 ，在無任何附加 設備只改變運行參數(shù) 即可同時 補償 有功和無功功率 。 統(tǒng)一潮流控制器 主要 在四個方面 進行 研究： UPFC的數(shù)學模型、 UPFC的控制 系統(tǒng) 、 UPFC的 主系統(tǒng) 變換器和 UPFC的 實際 應用 [22]。 UPFC變換器大多采用 PWM技術(shù) 。 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文 ) 8 第 2章 微電網(wǎng)的 仿真建模 微電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu) 微電網(wǎng)是指 在 某一地區(qū) 使 用 分布式電源獨立供電， 并且分布式電源與 儲能系統(tǒng)、功率控制等單元 相聯(lián)合 ，形成區(qū)域供電 系統(tǒng) ， 產(chǎn)生 用戶 所需的 電能和熱能。 風力發(fā)電機 風能是一種 無污染 的 環(huán)保的 可再生能源， 隨著資源和環(huán)境問題受到越來越大的關(guān)注 ， 人們更加地重視通過風力發(fā)電機進行風能發(fā)電。 但是也存在一下主要問題 ： (1)無法控制改機組的無功功率 ， 必須采取措施 進行無功補償； (2)葉片與輪轂 二者之間是 剛性連接，風速 很不穩(wěn)定 時機械負載 會增大 ，這樣 齒輪箱 容易發(fā)生 故障，對葉片要求也較高； (3)該發(fā)電機發(fā)出的功率穩(wěn)定性較差； (4)當發(fā)電機失速時，輸出功率會有一定程度的下降，很難確保輸出功率恒定 。 整個電網(wǎng)的仿真參數(shù)設置：線路 L1 和 L3 阻抗為 +? ， Load2有功和無功分別為 50kW和 10kVar， Load3有功和無功分別為 10kW和 5kVar，整個微電網(wǎng)的基準線電壓為 380 V，頻率為 50 Hz。 在實際 應用 中 UPFC 的主系統(tǒng) 是由兩個變換器構(gòu)成的如圖 32 所示。 UPFC的基本控制功能 由于 UPFC 的 并聯(lián)部分和串聯(lián)部分 都可以隨時改變參數(shù)來控制兩側(cè)的輸出 進而 控制 電力網(wǎng)絡中 的 各種 參數(shù)，因此具有多種功能 。 XU?XrU?sU?IssQ rrQP 圖 34 正常狀態(tài)下未架設 UPFC 電路 微電網(wǎng)中未架設 UPFC 時 的 電路模型如 圖 34 所示 (本次計算中 只考慮線路電感，不考慮線路電阻 )。 因此許多控制系統(tǒng)中 采用控制 u12q 來控制 UPFC輸出端線路傳輸有功潮流。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。 該 注入電壓表現(xiàn)為一個基頻交流同步電壓源。 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載保持一致。 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 ”。而 在大型風力發(fā)電廠還是主要應用后兩者。 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力發(fā)電電機進行簡單的介紹。 全文研究內(nèi)容主要分為如下四個部分。 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。隨著可再生能源的 發(fā)展 ，微電網(wǎng)的 應用越來越廣泛 ，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 越來越重要并應用的更加廣泛 [3]。 當 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 電網(wǎng)故障 恢復 后 ， 這時要求 DG 能夠平滑地與配電網(wǎng)并網(wǎng) 。 (2)碳 化物的排放量大大降低 ， 對 環(huán)保 有很大的貢獻 。控制系統(tǒng)中利用經(jīng)驗法得到了各個 PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)。 目標：用 Matlab 實現(xiàn)微電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性研究。 Power flow control III 目 錄 摘要 ....................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................ II 第 1章 緒論 .......................................................................................................1 課題研究背景和意義 ...........................................................................1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ...................................................................................3 微電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀 .......................................................................3 UPFC 的研究現(xiàn)狀 ........................................................................4 本文研究的主要內(nèi)容 ...........................................................................6 第 2章 微電網(wǎng)的仿真建模 ...............................................................................8 微電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu) ...............................................................................8 光伏電源 ...............................................................................................8 光伏電池的基本原理 ...................................................................9 光伏電池的基本模型 ...................................................................9 風力發(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) ...............................