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含有新型储能技术的低压微电网控制策略研究

含有新型储能技术的低压微电网控制策略研究

作者：张晓红东北电力大学

学位级别：硕士

能源与环境问题已经成为制约社会发展的关键因素，由于可以实现节能和环保的双赢，分布式发电技术已成为电力工业的重要研究方向之一。但是分布式发电也存在着诸多问题，为了解决电力系统与分布式发电间的矛盾，充分发挥分布式发电的潜... 详细信息

能源与环境问题已经成为制约社会发展的关键因素，由于可以实现节能和环保的双赢，分布式发电技术已成为电力工业的重要研究方向之一。但是分布式发电也存在着诸多问题，为了解决电力系统与分布式发电间的矛盾，充分发挥分布式发电的潜能，微电网概念应运而生，并很快成为国内外电气工程研究领域的最新前沿课题之一。本文主要研究了低压微电网的控制策略相关理论、仿真，并详细的阐述了钒液流电池储能技术及其在微电网中的应用，为后续微电网的深入研究奠定了基础。首先，建立钒液流电池的数学模型，并在此基础上在一个周期内对钒液流电池进行充放电，观察荷电状态SOC在不同的线性区间的变化情况，验证了钒液流电池在线性区间20%0%中变化比较平缓。其次，建立微电网的等效模型，在分析微电源逆变器控制方法和原理的基础上，给出了PQ控制器、V/f控制器、同步并网控制器的设计方法。搭建了微电网及控制系统的仿真模型，在不同运行工况下验证控制策略的有效性和正确性。最后，建立风机和光伏两个具体的微电源模型，采用最大功率跟踪法控制。最后在Simulink软件下，搭建了整个系统的模型，分别在风场口和太阳能阵列出口处配置钒液流电池，用于平抑并网功率，并在孤岛下担当组网元件，以吸收和补给风、光互补后的功率，仿真结果验证了控制策略的可行性。

关键词：微电网控制储能微电源

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微电网系统建模及其保护方案的研究

微电网系统建模及其保护方案的研究

作者：赵杰内蒙古科技大学

学位级别：硕士

微电网是一种新型的单一可控的配电网单元，它可以通过自身的控制策略有效的协调调度其内部的分布式微电源，最大程度的减少分布式微电源单独接入电网时所产生的弊端，从而保证分布式微电源大规模的高效利用。但是，由于微电网在不同运... 详细信息

微电网是一种新型的单一可控的配电网单元，它可以通过自身的控制策略有效的协调调度其内部的分布式微电源，最大程度的减少分布式微电源单独接入电网时所产生的弊端，从而保证分布式微电源大规模的高效利用。但是，由于微电网在不同运行模式下所表现出的故障特征有所不同，这使得传统的依靠电流模值作为判断条件的三段式电流保护难以作为微电网保护方案，并有效满足配电网保护的四个标准即：选择性、可靠性、灵敏性、速动性。因此，微电网保护技术成为微电网取得进一步发展的关键，同时也成为微电网研究的热点问题。本文以PSCAD/EMTDC为仿真环境，以分布式微电源和微电网的建模、控制与保护为研究对象。首先，分析说明了分布式电源逆变器的数学模型以及拓扑结构，认真研究了分布式电源逆变器的P/Q控制以及基于下垂特性的V/f控制，并在PSCAD中建立了这两种分布式电源的仿真模型，仿真其输出特性，为进一步的研究打好基础。然后，完成了包含光伏发电装置，直驱式风力发电机组，蓄电池储能单元的低压微电网模型的分析与建立，并完成了如下仿真实验：改变环境因素观察微电源功率输出的改变对于微电网运行的影响，平滑转换孤岛运行与并网运行之间的运行状态以及离网状态下完成投切负荷等状况对微电网运行带来的影响，进而验证了微电网模型建立的合理性以及运行的稳定性。理论分析了微电网特殊的故障特征，并针对简单的微电网模型进行了仿真实验，验证了微电网在不同运行模式下，特殊的故障特征。最后，阐述了继电保护中的电流差动保护和反时限过电流保护的基本原理，并依靠仿真软件中的元件建立了二者的保护模块，以保护模块为基础，详细论述了微电网在联网和孤岛的不同运行状态下的馈线保护方案，并辅以仿真实验，佐证了所提出的保护模块和保护策略的合理性以及有效性。

关键词：微电网微电源建模控制策略保护策略

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微电网多层次综合保护方法研究

微电网多层次综合保护方法研究

作者：梁婷婷燕山大学

学位级别：硕士

随着现代经济的快速发展，环境污染和节能减排问题日益严峻。分布式发电技术凭借利用清洁能源、灵活可靠等优势快速发展。微电网作为整合分布式发电的有效形式，越来越受到人们的重视。然而，微电网中存在潮流双向流通、并网孤岛两种运... 详细信息

随着现代经济的快速发展，环境污染和节能减排问题日益严峻。分布式发电技术凭借利用清洁能源、灵活可靠等优势快速发展。微电网作为整合分布式发电的有效形式，越来越受到人们的重视。然而，微电网中存在潮流双向流通、并网孤岛两种运行方式下短路电流差异很大等问题，使得传统保护策略和保护装置不足以应对微电网在两种运行方式下都正确动作。国内外的微电网继电保护都刚开始起步，很多难题没有攻克，缺少行之有效的保护策略。本文在深入分析微电网在并网和孤岛两种运行方式下的故障特征的基础上，研究了微电网多层次综合保护方法，根据微电网的运行特性，搭建了微电网的仿真模型，并利用这个模型对所提方案进行了仿真验证。所做的主要工作如下：首先，根据微电网的结构特点，对不同类型的分布式电源采用不同的控制策略。通过详细分析恒功率控制和恒压恒频控制方法，进而在PSCAD仿真软件中搭建了主从控制模式的微电网的仿真模型。其次，详细分析单个微电源并网故障后的端口输出特性，以及在联网和孤岛运行下微网内线路故障的特征量变化。最后，研究了微电网多层次综合保护的方法，将基于单点、多点信息和全局信息量的保护相结合，并通过仿真验证了所提保护方案的正确性和有效性。

关键词：微电网保护微电源控制故障特性

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微型振动式发电机的基础理论及关键技术研究

微型振动式发电机的基础理论及关键技术研究

作者：温中泉重庆大学

学位级别：硕士

微电源是MEMS技术发展最重要的研究方向之一，随着MEMS技术的迅速发展和成熟，微电源已成为该领域急待研究解决的关键问题，是实现MEMS传感器、执行器和微系统独立工作最重要的关键基础部件。尽管各种微电源已经面世，但是，研究一种在... 详细信息

微电源是MEMS技术发展最重要的研究方向之一，随着MEMS技术的迅速发展和成熟，微电源已成为该领域急待研究解决的关键问题，是实现MEMS传感器、执行器和微系统独立工作最重要的关键基础部件。尽管各种微电源已经面世，但是，研究一种在理论上可以无限期使用的微型发电机系统（换能器）将外界环境的能量转换为电能的微电源，一直是人们期待解决的重要课题。本文概述了微型电源的国内外发展现状和趋势，对各种工作原理的微型发电机进行了分析比较，针对解决某些无法实现电池充电或燃料更换等诸多使用条件受限环境下微电源的问题，在国内首次提出利用微电子技术和MEMS技术等、依据电磁感应原理，将微型螺旋弹簧及永磁铁构成的拾振系统、感应线圈构成一种体积很小的振动式发电机系统的新思想和新方法。以满足工业自动控制、植入式医疗装置、无线网络传感系统、微小机器人自由移动系统等存在微振动领域的微电源的需求;是实现微电源与微传感器、微执行器、低功耗电路和微系统一体化集成的一次重要探索，具有十分重要的科学意义和广泛的应用前景。本文主要研究工作如下：① 本文在查阅了大量文献、资料的基础上分析了微电源的国内外发展现状，特别是对微型振动式发电机的发展现状进行了系统分析。② 较深入地研究分析了微型电磁式振动发电机的拾振相关基础理论。采用有限元分析软件ANSYS6.0对拾振系统的参数进行了优化设计。对线圈的电阻、电感和线圈的尺寸等关系进行了理论计算与分析。对永久磁铁在空间产生的磁场分布、感应线圈中的感应电动势与磁铁相应振动等因素的相互关系进行了计算分析。③ 进行了振动式发电机的工艺研究，完成了振动式发电机的工艺设计和工艺试验，研制出了微型振动式发电机实验样机。主要参数如下：内阻为514.7Ω，典型工作频率为122Hz，负载为1000Ω时，发电机的输出电压为134.3mV，输出功率达到18.04μW。④ 进行了振动式发电机的实验系统和实验方法的设计，对研制出的振动式微型发电机样品进行了实验测试，并对实验结果进行了分析和讨论。

关键词：微电源振动式发电机 MEMS

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微电网发展研究

电源技术 2017年第2期41卷 334-336页

作者：梅文龙施佳余张旭东吴国庆南通大学江苏南通226019 江苏省风能应用技术工程中心江苏南通226019

微电网整合了分布式发电的各种优点,为新能源的有效利用提供了平台。说明了微电网的产生背景,指出了传统电网的缺陷以及分布式发电的利弊,引出微电网的概念。在此基础上,介绍了国际上对微电网的具体定义、设计理念以及微电网在国内外的... 详细信息

微电网整合了分布式发电的各种优点,为新能源的有效利用提供了平台。说明了微电网的产生背景,指出了传统电网的缺陷以及分布式发电的利弊,引出微电网的概念。在此基础上,介绍了国际上对微电网的具体定义、设计理念以及微电网在国内外的发展现状,介绍了一些具有代表性的微电网示范工程。阐述了微电网的运行特征与控制方法两方面的技术问题,对微电网在我国的发展进行了展望。

关键词：分布式发电微电网微电源电能质量

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质子交换膜燃料电池的数学模型及其仿真研究

电源技术 2017年第3期41卷 399-402页

作者：彭湃程汉湘陈杏灿杨健余音广东工业大学自动化学院广东广州510006

燃料电池在分布式发电系统中的作用日益增大,而为弥补单独采用燃料电池所带来的系统动态响应不足等缺点,引入了超级电容这一重要的储能元件。介绍了质子交换膜燃料电池和超级电容的原理,分析了燃料电池的经验和机理两种数学模型,利用MAT... 详细信息

燃料电池在分布式发电系统中的作用日益增大,而为弥补单独采用燃料电池所带来的系统动态响应不足等缺点,引入了超级电容这一重要的储能元件。介绍了质子交换膜燃料电池和超级电容的原理,分析了燃料电池的经验和机理两种数学模型,利用MATLAB分别建立了燃料电池两种仿真模型,研究了燃料电池在不同输入条件下的输出特性,并与实际情况作比较分析。仿真结果表明:燃料电池仿真模型与实际情况相吻合,模型输出特性能够快速响应输入的变化且稳定运行,燃料电池输出特性的研究能够合理有效地设计控制器并使其工作在最优状态,作为微电源的一种为微网进一步研究提供了一定的参考价值。

关键词：燃料电池超级电容数学模型 MATLAB 微电源

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微网多目标动态经济优化调度

电测与仪表 2016年第9期53卷 90-93,111页

作者：严凤楚非非华北电力大学电气与电子工程学院河北保定071003

微网利用清洁、高效的微电源发电,也提高了能源利用率,降低环境污染。文章从经济成本和环境效益两方面对微电网进行了分析,建立了基于经济成本和环境成本的数学模型,利用IPSO算法对其进行求解。结果显示,算法结合模型可以提高各个分布... 详细信息

微网利用清洁、高效的微电源发电,也提高了能源利用率,降低环境污染。文章从经济成本和环境效益两方面对微电网进行了分析,建立了基于经济成本和环境成本的数学模型,利用IPSO算法对其进行求解。结果显示,算法结合模型可以提高各个分布式电源的发电效率,协调它们之间的复杂关系,合理安排发电出力,达到整体效益最优。

关键词：微网微电源发电出力 IPSO算法

面向充电管理应用的射频能量收集天线与整流电路设计

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面向充电管理应用的射频能量收集天线与整流电路设计

作者：左琳河北工程大学

学位级别：硕士

随着无线传感网络的广泛应用和对现代无线通信网络技术的深入研究,摆脱对原电池的依赖和有线充电的束缚,为无线传感器网络节点设备和智能移动终端等低功耗电子产品进行便捷稳定地充供电,成为发展能量受限网络亟待解决的关键问题。由于... 详细信息

随着无线传感网络的广泛应用和对现代无线通信网络技术的深入研究,摆脱对原电池的依赖和有线充电的束缚,为无线传感器网络节点设备和智能移动终端等低功耗电子产品进行便捷稳定地充供电,成为发展能量受限网络亟待解决的关键问题。由于自由空间中的射频能量密度分布不均且整流天线的转换效率十分有限,同时将整流天线应用于低功耗电子产品中的可用空间有限,本文基于射频能量收集对整流天线和充供电应用电路进行了研究和紧凑设计,该紧凑型射频能量收集与充电系统电路可以同时采集自由空间中和部署射频发射器的射频能量,并存储到储能元件中。首先,本文设计一款应用于射频能量收集的三频段PIFA天线。基于PIFA天线结构,通过开槽实现了915MHz、GSM1800和2.4G WIFI通信频段的天线工作频率,经过对天线尺寸参数和馈电点位置进行微调,增加了其带宽并提高了天线增益,实现三频段射频能量收集,平均增益约4d Bi。通过仿真得到的模型数据进行天线加工,并在射频能量收集系统中进行测试,其能量接收性能较内置贴片天线得到优化。其次,设计基于915MHz、GSM1800和2.4G WIFI通信频段的三频段阻抗匹配的Greinacher整流电路。Greinacher整流电路在-10d Bm输入下分别获得56.8%、40.9%和34.1%的转换效率。在射频能量收集系统中对整流电路进行测试,本文设计的三频段整流天线可在距离射频发射器3m和4.5m处分别在10KΩ负载阻值上获得330m V和80mv的输出电压。最后,设计基于BQ25504电源管理芯片的充电电路并进行系统电路测试,实现对微直流电源能量的收集与管理,验证了无线射频能量收集与充电系统的可行性。

关键词：无线充电技术射频能量收集整流天线阻抗匹配微电源

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微电网综合控制策略的研究

微电网综合控制策略的研究

作者：牟晓春东北电力大学

学位级别：硕士

能源与环境问题已经成为制约社会发展的关键因素,由于可以实现节能和环保的双赢,分布式发电技术已成为电力工业的重要研究方向之一。但是分布式发电也存在着诸多问题,为了解决电力系统与分布式发电间的矛盾,充分发挥分布式发电的潜能,... 详细信息

能源与环境问题已经成为制约社会发展的关键因素,由于可以实现节能和环保的双赢,分布式发电技术已成为电力工业的重要研究方向之一。但是分布式发电也存在着诸多问题,为了解决电力系统与分布式发电间的矛盾,充分发挥分布式发电的潜能,微电网概念应运而生,并很快成为国内外电气工程研究领域的最新前沿课题之一。本文以电力系统国家重点实验室资助项目“微电网实验室平台建设和运行控制研究”为背景,主要研究了微电网综合控制策略的理论、仿真和实验平台建设,为后续微电网的深入研究奠定了基础。首先,建立微电网的等效模型,在分析微电源逆变器控制方法和原理的基础上,给出了PQ控制器、V/f控制器、同步并网控制器的设计方法。介绍了SVPWM的产生原理及实现步骤,采用工程整定法确定PI参数,同时设计了LC滤波器和三相电压软件锁相环。搭建了微电网及控制系统的仿真模型,在不同运行工况下验证控制策略的有效性和正确性。其次,建立风机、光伏以及蓄电池三种具体微电源的模型,采用最大功率跟踪法控制,蓄电池根据需要合理充放电。最后在Simulink软件下,搭建了整个系统的模型,分别在风场口和太阳能阵列出口处配置蓄电池,用于平抑并网功率并在孤岛下担当组网元件,以吸收和补给风、光互补后的功率,仿真结果验证了控制策略的可行性。最后,搭建了单台微电源逆变器的实验平台,并对系统进行硬件和软件设计。在实验平台上验证了并网模式、孤岛模式、控制算法转变及孤岛下切/增负荷的控制策略的正确性。

关键词：微电网综合控制微电源控制器 DSP2812