采用FESS和SVC改善微网电能质量的研究

摘要

随着能源危机和环境问题的日益突出,在计算机和电力电子等高新技术迅速发展的背景下,智能电网以清洁能源、智能化和灵活性高等特点,已经成为各国电网建设的共同目标。微网是智能电网的重要组成部分,微网中太阳能、风能等新能源都具有间歇性和不稳定的特点,发电量随天气因素变化,再加上微网的控制、接入和保护等都使用大量的电力电子设备,导致微网中存在诸多电能质量问题,制约着微网的大范围应用。
　　针对微网中分布式电源(DG)功率波动引起的频率和电压偏差问题,本文中采用飞轮储能系统(FESS)和静止无功补偿器(SVC)结合的方法来改善微网的电能质量。FESS选用永磁无刷直流电机(BLDCM)作为飞轮的驱动电机,和DG并联于同一直流母线。在DG能量充足时给FESS充电,BLDCM作为电动机运行,将电能转化为机械能存储,为了控制飞轮转速稳定上升,采用转速电流双闭环控制系统。当DG供能不足或故障短时退出运行时,FESS进入放电模式,BLDCM作为发电机将飞轮的机械能转化为电能,先采用电压闭环控制的Boost电路稳定直流母线电压,再通过逆变器转化为交流电能供给负荷。TCR+TSC型SVC安装在微网负荷侧,实时检测负荷节点电压,与额定电压比较计算得出系统无功缺额,控制TSC的投切和TCR的触发角来平衡无功。通过这种方式,FESS可以平抑系统功率波动,进行频率调节,给负荷提供短时不间断供电,保证微网的安全稳定运行,SVC能够实时平衡系统无功,维持负荷电压稳定,从而提高微网的电能质量。
　　在Matlab/simulink平台搭建含有FESS和SVC的微网系统仿真模型,分别对飞轮储能系统的充放电过程进行仿真分析,观察系统频率波形、负荷侧功率水平和电压质量,结果证明FESS和SVC配合是一种有效的提高微网电能质量的措施。

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第一章 绪论

1.1课题的背景与意义

1.2微网及其储能技术概述

1.3本文所作的工作

第二章 微网电能质量问题和改善策略

2.1微网电能质量标准

2.2微网电能质量问题及影响分析

2.3微网电能质量的改善方法

第三章 FESS与SVC结合改善微网电能质量

3.1飞轮储能系统的基本原理

3.2飞轮储能系统的结构

3.3 FESS的数学模型

3.4 FESS的充放电控制策略

3.5 SVC的基本原理及应用

第四章 基于MATLAB的系统仿真建模及结果分析

4.1微网建模

4.2飞轮及其控制系统的建模

4.3 SVC及其控制系统建模

4.4仿真结果

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢