能量缓冲器及其在微电网控制中的应用

摘要

微电网是为协调大电网与分布式电源间的矛盾而提出的。微电网从系统观点看问题,将微电源、负荷、储能装置及控制装置等结合,形成一个单一可控的单元,同时向用户供给电能。但微电网也存在频率电压稳定和电能质量、对主网的冲击等问题。储能技术的发展及应用为此问题的解决提供了一种新的有益可能。为此,本文提出了一种全新的电力系统能量控制的概念——电力系统能量缓冲器。电力系统能量缓冲器是以超级电容器为基础,结合蓄电池和电力电子器件所构成的综合系统。充分利用超级电容器在短时间内可以提供和吸收大功率的特性,向电力系统提供或者吸收功率的特性，向电力系统提供或者吸收大量的能量。设计了电力系统能量缓冲器的拓扑结构和电气原理，并提出了该系统的分析用模型。在此基础上，将电力系统能量缓冲器应用于微电网控制中，并进行了仿真验证，结果表明，电力系统能量缓冲器能够提高系统的稳定性和电能质量。

目录

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第一章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 本文所做的主要工作

第二章 电力系统能量缓冲器的相关理论基础及设计

2.1 从分布式发电到微电网

2.1.1 分布式发电

2.1.2 微电网

2.2 储能技术的发展与应用

2.2.1 储能技术及其分类

2.2.2 各种储能技术的特点比较

2.3 超级电容器的原理及应用

2.3.1 超级电容器的储电原理

2.3.2 超级电容的性能特点

2.3.3 超级电容的一般应用

2.3.4 超级电容在电力系统中的应用

2.4 能量缓冲器的设计思想和系统结构

2.5 小结

第三章 电力系统能量缓冲器的模型及控制

3.1 坐标变换

3.1.1 坐标变换的数学表达

3.1.2 关于经典派克变换的讨论

3.2 能量缓冲器的数学模型

3.2.1 能量缓冲器储能单元模型

3.2.2 能量缓冲器换流器模型

3.3 储能单元控制

3.4 基于SPWM的变流器控制

3.4.1 PWM控制

3.4.2 电流的直接控制

3.4.3 电流的间接控制

3.5 能量缓冲器输出控制

3.6 能量缓冲器的运行方式

3.7 小结

第四章 电力系统能量缓冲器在微电网控制中的应用

4.1 微电源的特性及模型

4.1.1 光伏电池的特性及模型

4.1.2 风力发电机

4.1.3 燃气轮机

4.1.4 柴油发电机

4.1.5 小型水轮发电机

4.2 微电源的基本控制

4.2.1 微电源的PQ控制

4.2.2 微电源的VF控制

4.3 基于电力系统能量缓冲器的微电网控制

4.3.1 含有电力系统能量缓冲器的微电网构成及模型

4.3.2 含有电力系统能量缓冲器微电网的控制策略

4.4 微电网中能量缓冲器的作用分析

4.4.1 微电网独立运行时能量缓冲器的作用

4.4.2 微电网并网运行时能量缓冲器的作用

4.5 小结

第五章 总结与展望

5.1 全文工作总结

5.2 进一步工作展望

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文和参加科研情况