基于微型燃气轮机发电系统的微网控制与分析

摘要

微型燃气轮机发电系统(简称MTGS),是目前实现热电冷三联供技术的主要分布式发电设备。而微网技术为MTGS的应用和推广提供了高效灵活的平台。 本文在分析MTGS的数学模型和系统结构的基础上,根据微网运行的控制方式,采用不同的控制策略对相应的控制器进行设计,使用PACAD/EMTDC软件对微型燃气轮机及其电力电子接口进行了一体化建模,对基于多台MTGS的微网在孤网和并网运行模式之间的切换以及孤网模式下负荷增减、微源出力变化等情况进行动态仿真与分析。通过多种微网控制策略的实验对比,验证了基于多台MTGS的微网PQ-Vf和PQ-Vf/Droop综合控制策略可以较好地保证微网系统稳定运行,改善孤网情况下系统电压和频率的质量,证明该综合控制策略的合理性和有效性。

目录

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第一章 引言

1.1 课题的背景及意义

1.2 微网在国内外的研究现状和进展

1.2.1 北美的微网研究

1.2.2 欧盟的微网研究

1.2.3 日本的微网研究

1.2.4 我国的微网研究

1.3 微型燃气轮机发电技术的发展现状

1.3.1 微型燃气轮机发电技术

1.3.2 国内外发展现状

1.4 本论文的主要工作及内容

第二章 微网及控制技术

2.1 微网概念

2.2 微网控制技术

2.2.1 微电源和储能控制

2.2.2 微网综合控制

第三章 微型燃气轮机发电系统的工作原理和数学模型

3.1 微型燃气轮机的系统结构

3.2 永磁发电机的数学模型

3.3 三相整流器的数学模型

3.3.1 PWM整流器电路拓扑

3.3.2 PWM VSR控制策略

3.3.3 控制系统参数整定

3.3.4 交流侧电感和直流侧电容的设计

3.4 三相逆变器的数学模型

3.4.1 PWM逆变器电路拓扑

3.4.2 逆变器控制策略

3.4.3 滤波器的设计

第四章 微型燃气轮机发电系统的设计与仿真

4.1 微型燃气轮机发电系统并网模式下的动态仿真

4.1.1 并网运行的等效结构分析

4.1.2 MTGS并网的条件

4.1.3 并网逆变系统的设计

4.1.4 算例及仿真分析

4.1.5 总结

4.2 微型燃气轮机发电系统孤网模式下的动态仿真

4.2.1 孤网逆变器系统的设计

4.2.2 滤波器的设计

4.2.3 算例及仿真分析

4.2.4 总结

第五章 基于MTGS的微网动态特性控制与分析

5.1 基于多台MTGS的微网基本结构

5.2 微网运行与控制策略

5.3 微网仿真及讨论

5.3.1 PQ-Vf控制

5.3.2 PQ-Droop控制

5.3.3 PQ-Vf/Droop控制

5.4 总结

第六章 结论

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文和参加科研情况