基于UPFC的微电网潮流计算

本科毕业设计(论文)基于统一潮流控制器的微电网潮流控制燕山大学2012年6月本科毕业设计(论文)基于统一潮流控制器的微电网潮流控制学院：电气工程学院专业：电力系统及其自动化学生姓名：学号：指导教师：答辩日期：2012年6月25日燕山大学毕业设计(论文)任务书学院：电气工程学院系级教学单位：电力工程系学号学生姓名专业班级08电力1班题目题目名称基于统一潮流控制器的微电网潮流控制题目性质1.理工类：工程设计()；工程技术实验研究型()；理论研究型(√)；计算机软件型()；综合型()。2.文管类()；3.外语类()；4.艺术类()。题目类型1.毕业设计(√)2.论文()题目来源科研课题()生产实际()自选题目(√)主要内容设计内容：微电网的建模；建立由包括燃料电池发电等，微电源及储能系统构成的微电网仿真模型；含微电网的潮流计算。目标：用Matlab实现微电网的电压稳定性研究。基本要求1．遵守毕业设计期间的纪律，按时答疑；2．独立完成设计任务，培养基本的科研能力；3．设计说明书一份(不少于2万字)，A0图纸一张；英文资料翻译不少于5千字；说明书要求条理清晰、文笔通顺，符合毕业设计撰写规范的要求；论文、图纸中的文字符号符合国家现行标准；4.完成相关的实验，并反映在论文中。参考资料1．夏道止等，电力系统分析，2003年12月2．谢小荣等，柔性交流输电系统的原理与应用3．相关科技论文周次1—4周5—8周9—12周13—16周17—18周应完成的内容查阅资料，掌握UPFC的基本原理。微电网的潮流计算，分析UPFC在微电网中的潮流控制作用。构建由分布式电源构成的微电网模型以及UPFC模型和控制系统设计。对建立的模型进行仿真，分析潮流调节性能。论文撰写答辩指导教师：职称：2012年1月10日系级教学单位审批：年月日摘要I摘要随着微电网的快速发展，微电网潮流控制也日益重要，本文针对微电网潮流控制这一问题进行深入研究，依据统一潮流控制器(UPFC)的潮流控制功能，采用了基于UPFC的微电网潮流控制方法。本文按照微电网的基本结构，搭建了微电网仿真模型，用Matlab仿真并通过仿真结果验证了未架设UPFC的微电网只能通过改变电源或负荷的参数来控制潮流。UPFC是微电网潮流控制的执行装置，本文根据其系统电路结构框图，并利用派克变换，得到UPFC并联侧、串联侧以及线路侧在d、q坐标系下的数学模型，采用小信号分析方法，以及对UPFC系统功率、电压平衡的分析，得到了并联侧的解耦控制系统和串联侧的交叉耦合控制系统，利用并联侧电流的d轴分量控制直流电容的电压，用q轴分量控制UPFC输入端电压；利用串联变换器注入传输线路电压的d轴分量控制传输线路上的无功潮流，用q轴分量控制传输线路上的有功潮流。控制系统中利用经验法得到了各个PI调节器的参数。本文搭建了基于UPFC的微电网潮流控制的仿真模型，仿真结果证明了UPFC方便有效地对微电网进行潮流控制。关键词微电网建模；统一潮流控制器；控制系统；潮流控制燕山大学本科生毕业设计（论文)IIAbstractWiththerapiddevelopmentofmicro-grid,thecontrolofmicro-gridpowerflowisalsoincreasinglyimportant.Thepaperfocusesontheproblemofmicro-powerflowcontrol．Accordingtotheflowcontrolfunctionofunifiedpowerflowcontroller(UPFC),thepaperadoptsthepowerflowcontrolmethodbasedonUPFC.Accordingtotheinfra-structureofmicro-grid,thispaperbuildsasimulationmodelofthemicro-grid,andadoptsMatlabsimulationandthesimulationresultsdemonstratemicro-gridwithoutUPFCcanonlybecontrolledbychangingtheparametersofthepowersupplyorload.UPFCistheimplementationofthemicro-powerflowcontrol.AccordingtoitssystemandtakingadvantageoftheParktransformation,thepapergetsthemathematicalmodeloftheUPFCparallelside,seriessideandlinesideinthed,qcoordinatesystem.Usingsmallsignalanalysismethods,andbalancedanalysisoftheUPFCsystempower,voltage,itbuildsthedecouplingcontrolsystemofparallelsideandside-seriescross-couplingcontrolsystem.Thed-axiscomponentofparallelsidecurrentcontrolsthecapacitor'svoltageandtheq-axiscomponentcontrolsUPFCinput-sidevoltage;Thed-axiscomponentofthetransmissionlinevoltageinjectingbytheseriesconvertercontrolsreactivepowerflowonthetransmissionlineandtheq-axiscomponentcontrolsactivepowerflowonthetransmissionline.ItusestheempiricalmethodtogettheparametersofthePIregulatorinthecontrolsystem.Thispaperbuildsasimulationmodelofmicro-powerflowbasedonUPFCcontrolling,andthesimulationresultsshowtheUPFCcancontrolthemicro-gridpowerfloweasilyandeffectively.KeywordsMicro-gridmodeling;UPFC;Controlsystem;PowerflowcontrolIII目录摘要.......................................................................................................................IAbstract................................................................................................................II第1章绪论......................................................................................................11.1课题研究背景和意义..........................................................................11.2国内外研究现状..................................................................................31.2.1微电网的研究现状......................................................................31.2.2UPFC的研究现状.......................................................................41.3本文研究的主要内容..........................................................................6第2章微电网的仿真建模..............................................................................82.1微电网的基本结构..............................................................................82.2光伏电源..............................................................................................82.2.1光伏电池的基本原理..................................................................92.2.2光伏电池的基本模型..................................................................92.3风力发电机........................................................................................102.4微电网仿真模型的建立....................................................................142.5本章小结............................................................................................15第3章统一潮流控制器分析........................................................................163.1UPFC系统的基本原理.....................................................................163.2UPFC的基本控制功能.....................................................................183.3UPFC系统功率、电压平衡分析.....................................................203.3.1无UPFC微电网的潮流分析....................................................203.3.2UPFC系统有功功率平衡分析.................................................213.3.3UPFC系统无功功率平衡分析.................................................223.3.4UPFC系统电压平衡分析.........................................................233.4本章小结............................................................................................25第4