基于UPFC的微电网潮流计算毕业设计(论文)

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 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 指导教师签名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　 　 　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明 3）中文摘要（300字左右）、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。 3.附件包括：任务书、开题 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 、外文译文、译文原文（复印件）。 4.文字、图表要求： 1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画 3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上 5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设计（论文） 2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订 3）其它 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 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 Abstract With the rapid development of micro-grid, the control of micro-grid power flow is also increasingly important. The paper focuses on the problem of micro-power flow control．According to the flow control function of unified power flow controller (UPFC), the paper adopts the power flow control method based on UPFC. According to the infra-structure of micro-grid, this paper builds a simulation model of the micro-grid, and adopts Matlab simulation and the simulation results demonstrate micro-grid without UPFC can only be controlled by changing the parameters of the power supply or load. UPFC is the implementation of the micro-power flow control. According to its system and taking advantage of the Park transformation, the paper gets the mathematical model of the UPFC parallel side, series side and line side in the d, q coordinate system. Using small signal analysis methods, and balanced analysis of the UPFC system power, voltage, it builds the decoupling control system of parallel side and side-series cross-coupling control system. The d-axis component of parallel side current controls the capacitor's voltage and the q-axis component controls UPFC input-side voltage; The d-axis component of the transmission line voltage injecting by the series converter controls reactive power flow on the transmission line and the q-axis component controls active power flow on the transmission line.It uses the empirical method to get the parameters of the PI regulator in the control system . This paper builds a simulation model of micro-power flow based on UPFC controlling, and the simulation results show the UPFC can control the micro-grid power flow easily and effectively . Keywords Micro-grid modeling; UPFC; Control system; Power flow control 目 录 I摘要 IIAbstract 1第1章 绪论 11.1 课题研究背景和意义 31.2 国内外研究现状 31.2.1 微电网的研究现状 41.2.2 UPFC的研究现状 61.3 本文研究的主要内容 8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 102.3 风力发电机 132.4 微电网仿真模型的建立 152.5 本章小结 16第3章 统一潮流控制器分析 163.1 UPFC系统的基本原理 183.2 UPFC的基本控制功能 203.3 UPFC系统功率、电压平衡分析 203.3.1 无UPFC微电网的潮流分析 213.3.2 UPFC系统有功功率平衡分析 223.3.3 UPFC系统无功功率平衡分析 233.3.4 UPFC系统电压平衡分析 253.4 本章小结 26第4章 统一潮流控制器控制系统设计 264.1 UPFC控制概述 274.2 UPFC控制系统的设计 274.2.1 并联侧控制系统的设计 284.2.2 串联侧控制系统的设计 284.3 本章小结 30第5章 仿真验证及分析 305.1 仿真模型及参数 315.2 仿真结果及分析 335.3 本章小结 34结论 35参考文献 37致谢 39附录 第1章 绪论 1.1 课题研究背景和意义 随着时代的发展，人们发现发展电力系统规模在资源的开发利用、工业的结构、负载的调整及安全与经济运行等方面具有非常好的经济效益。随着电力网络中负载越来越大、发电机单机的容量日益变大和线路输电电压越来越高，电力网络系统规模的发展也相当迅速。20世纪中期，高压交流远距离输电技术越来越成熟，电力电子技术也有较大的发展，从而使直流输电技术也得到了很大的发展，高压以及超高压的直流输电技术也得到了迅速发展，与交流输电系统相配合组成了交直流混合系统，使各个电网之间形成高级电网联网运行模式。但是，随着电力系统的规模越来越大，电力系统中也饿出现了很多弊端，如：投资太大，运行模式复杂，负载对电能的质量要求越来越高，以及供电需求的多变性等。近年来，各国接连发生多次大规模的停电，如北美大停电、我国南方雪灾大规模停电等，大规模集中供电的不稳定性显露出来。随着经济技术的蓬勃发展，以及环境保护方面的要求日益严格，可再生资源发电(如风力发电、太阳能发电和水力发电等)和先进的微型发电系统(如微型风力发电机组和燃料电池)的作用也日益重要，越来越被重视。由于这些微型发电设备或储能设备一般跟随负荷，装设在负荷附近，所以被称为分布式发电(Distributed Generation，DG)。 由于分布式发电距离负荷较劲，因此可以将电能和热能用于其他地方来提高能源的利用率。DG具有如下几点优势： (1)使能源得到较好的利用，提高其利用率及能够稳定的向负荷供电。 (2)碳化物的排放量大大降低，对环保有很大的贡献。这是由于分布式发电的电源为光伏电源、燃料电池、风力发电等可再生能源，具有很高的环保效益，同时具有很高的经济性。 (3)使远距离输电是传输线路上的线损有所降低，并且有利于电网机构的优化。在电力系统网络中，电网传输线路损耗大约为6%～8%，但是中低压电网的损耗占据了总损耗的一半以上。因此合理地改良分布式电源的结构，可以使中、低压电网结构得到较好的优化，能够有效地降低电网传输线路上的损耗。 (4)为大电网不能供电的地区供电。分布式发电设备能够孤岛运行，能够有效地对农村、旅游区供电，有效地缓解边远地区的供电压力。 (5)能够有效地缓解延缓电网的扩建，减少大量的资金。随着负载不断增大，对电网容量要求日益变大，DG采用就地安装的原则，可以对地方负荷提供电能，平衡地方增大的负载，使电力系统的稳定性、电网的安全性以及电能质量有很大的提高。 虽然DG具有以上优点，但是还是存在一些问题： (1)DG的响应时间较慢。因为DG的跟踪性能较差，如果没有储能系统的话，负载突然增加后，DG实际发出的功率不能达到负载所需的功率，则会引起电网电压的降落。 (2)DG的互联运行不稳定。DG之间互相并联工作时可能有较大的无功电流环流产生，所以要通过调节各个DG的电压，使无功电流环流减小。 (3)DG与储能系统的协作控制。DG独立运行时，要调节各个DG发出的功率，使储能系统的能量保持不变，从而达到负荷的需求量。 (4)DG孤岛运行和与配电网并网运行的平滑切换存在一定的问题。当外部电网运行时出现故障，则DG将与配电网隔离进入孤岛运行状态，当电网故障恢复后，这时要求DG能够平滑地与配电网并网。 随着分布式发电系统的快速发展，微电网应运而生。微电网是由一系列分布式电源(Distributed Generation，DG)系统、储能系统和负荷组成的电网，既可以与配电网并网运行也可以独立运行。与传统的输配电网相比，微电网的结构比较灵活。微电网系统与外部电网通过隔离装置连接。微电网内可以在允许范围内调节母线上的电压和线路上的潮流。正常工作情况下微电网与公共系统出现故障或者电能质量不能满足需要时，微电网可以通过隔离装置与外部电网断开而独立运行。故障清除后，微电网需平滑与外部电网重新同步，实现正常并网运行[1]。 微电网中的若想改变系统潮流分布的方式只能通过改变负荷的大小、电源或调整电源间负荷分配关系来实现，这样可能不能满足安全、优质、经济供电的要求。而在含有柔性交流输电系统(FACTS)元件的系统中，只需改变FACTS元件的运行参数就可改变系统的潮流分布。在各种FACTS元件中，统一潮流控制器(UPFC：Unified Power Flow controller)作为新一代FACTS元件，在无任何附加设备只改变运行参数即可同时补偿有功和无功功率。它能够全面地对线路上的有功和无功进行补偿,不仅能向并联侧提供独立受控的无功功率补偿，并且可以向线路注入相角可控的串联补偿电压，可以根据需要对传输线上的电压、相角和阻抗进行控制，从而达到对有功和无功潮流的控制要求。 1.2 国内外研究现状 1.2.1 微电网的研究现状 文献[2]中说明微电网能够配合大电网对负荷进行比较稳定安全的供电，但是微电网在模式转换过程中仍然存在较大的波动。在微网从并网模式向孤网模式转换过程中，系统频率和电压出现大幅波动；增加储能单元后，在微网模式转换过程中，系统频率和电压波动可以得到有效抑制，且微网能够很快稳定在新的运行状态。各种储能方法都不能完全兼顾安全性、高比功率、高比能量、长使用寿命、技术成熟以及工作作温度范围宽等多方面的要求。储能技术在微电网中担任十分重要的角色，其有提高微电网电能质量、增加电网系统稳定性、提高微电网经济性等功能，是非常重要的一个环节。随着可再生能源的发展，微电网的应用越来越广泛，储能系统的技术也在不断发展，储能技术在微电网中将越来越重要并应用的更加广泛[3]。 微网中的分布式发电中应用了较多的电力电子技术接口，这种接口性能使分布式电源控制的灵活性得到了大大的提高，同时对微电网缺少惯性、响应速度较慢等问题有较好的改善。由于微电网能具有孤岛运行和并网运行两种运行模式，也使负荷侧的供电稳定性得到很大的提高，但是对微电网的控制也越来越难[4]。文献[5]介绍了下垂控制方法和混合控制方法在计划孤网和非计划孤网中的控制，并对其仿真分析。仿真结果验证了微电网计划孤网的可靠性和孤网控制方法的正确性，当故障恢复后微电网再次与配电网并网运行时，不管用什么控制方式，微电网都不能平滑的并网，因此要对各个微电源输出功率重新调整，使微电网能够平滑过渡。文献[6]概括了CERTS微电网中微电源的响应时间和并联运行问题、孤岛运行转换到并网运行时的平滑性、孤岛运行时各个微电源输出功率的控制、输电线路的潮流控制等问题。文献[7-8]讲述了国外对微电网研究，文献[7]介绍了微电网通过两个VSC与大电网相连接的方式，用两个VSC进行线路上的潮流控制；文献[8]讲述了分布式电源在电网中的作用，并且介绍了分布式电源中引入UPFC的工作情况。 微电网与大电网相比灵活多变，电源和负荷的身份相互间多变，既可以发出功率，又可以吸收功率，接入电网后必然引发诸多问题。Adly Girgis与Sukumar Brahma提出[9,10]，由于DR主要接入配电网中，传统的配电网的网络结构是辐射型的，DR的接入将其变为环形网络结构，这必然引发原有保护不匹配问题，二人对此提出了新的保护方法，即自适应保护的方法，并且提出了新的分区理念，将系统化分为几个区域，每个区域中DR与负荷之间达到平衡，DR的容量相对要大些，并且在每一个区域内，应该有一台DR(通常是该区域内容量最大的一台)可以控制负荷频率，但其缺点也很明显，断路器因故障拒绝动作，因此导致隔离失败；电阻性故障时，保护可能会产生误动作，所以它不适用于DR低渗透率的配电网络。 1.2.2 UPFC的研究现状 文献[11-21]讲述了UPFC的工作原理、功能与控制方法，UPFC可以对有功、无功和电压分别进行控制，对于优化电力系统的运行、提高系统的暂态稳定、阻尼系统的振荡具有显著的作用[11]，其分内部控制和外部控制两个部分对统一潮流控制器(UPFC)进行控制器设计[12]；基于功率注入法,本文将UPFC的优化控制问题转化为一个优化问题来求解[13]；UPFC的控制性能受到2个因素的影响：一个是其对控制运行点变化的鲁棒性，另一个是不同控制之间的交互影响[14]；对UPFC的参数设计进行研究[15]；文献[16]介绍了非线性原一对偶路径跟踪内点算法进行电力系统最优潮流计算；文献[17]研究了UPFC控制策略；文献[18]介绍了UPFC安装位置的选择；文献[19]介绍了一种新型的UPFC：两侧分别有独自的直流侧并且两侧没有功率的交换等等；文献[20-21]介绍了UPFC在分布式电源以及微电网中的应用，提高了系统电压的稳定性。 统一潮流控制器主要在四个方面进行研究：UPFC的数学模型、UPFC的控制系统、UPFC的主系统变换器和UPFC的实际应用[22]。 (1)UPFC的数学模型 系统模型是用来表达系统的静态和动态特性，是研究系统的基础。因此为了能够更好地描述柔性交流输电系统(FACTS)更好地研究FACTS，关键要建立一个正确反应FACTS的数学模型。从描述对象来看，FACTS的模型可分为暂态模型和稳态模型。暂态模型用来研究系统的动态特性与运行行为；稳态模型主要研究FACTS系统的输入输出特性，主要用于研究电力系统的行为以及电网中的潮流控制。 现在常用的方法主要有两种：输出建模法与拓扑建模法。输出建模方法比较简单，一般情况下将系统简单地视为一个电流源或电压源外接阻抗，然后加入系统本身的一些约束条件，得到系统的数学模型，但是该方法没有考虑系统的内部信息，对于研究系统的内部特性有一定的缺陷。拓扑建模法主要根据系统在不同运行状态下，不同的拓扑结构研究写出方程组，按整个系统具有拓扑结构的种类以及各个拓扑结构的转移顺序对方程组求解，从而得到系统的解析方程。但是拓扑建模比较复杂，其随着开关数的增加将呈现指数级增长，并且形成统一的数学模型表达式有很大的难度。 (2)UPFC的控制系统 FACTS设备控制系统的对其控制作用至关重要，其对设备在电力系统中潮流控制、提高系统的稳定性、改善电网传输能力等方面起着很重要的作用。FACTS设备至少有以下三个功能：实时在线地监控电网系统的运行情况，特别是当电网运行在不稳定和功率振荡的状态时；能根据监控到的运行情况得到相对应的最有利的控制策略；能够得到改变控制策略所需的有效信息。要依据电力系统本身的运行特性来选择最佳的控制策略，在保证能实现其他功能时，综合基于模型的控制理论和智能控制方法，设计该运行状态下的最佳控制系统。根据设计控制系统时对系统信息提取和综合过程的不同，FACTS装置的控制策略可分为3种：基于系统内部结构的控制方式、基于系统外部结构的控制方式、综合智能控制方式。 (3)UPFC的电力电子变换器 UPFC的主系统含有两个电压型变换器，在变换器的控制与实现上主要采用三种技术：多电平变换器及其叠加技术：矩阵变换器；PWM变换器。多电平变换器是在方波变换器的基础上发展起来的，必须与变换器叠加技术联合使用才能获得好的性能。矩阵变换器是一种直接AC-AC变换器(输出频率可调)，将其用于统一潮流控制器是矩阵变换器的一种应用尝试。UPFC变换器大多采用PWM技术。 (4)UPFC的系统应用 改善电力系统运行行为是开发UPFC的出发点，因此UPFC必须放入系统中去考虑，潮流控制、电压控制、暂态稳定控制、阻尼控制是其设计的四个主要目标。对UPFC的系统应用的研究一般采用MATLAB和EMTP(电磁暂态仿真)仿真或通过动模试验来进行。 1.3 本文研究的主要内容 对微电网的潮流进行控制是本文研究的核心内容，传统的方法只能通过改变负荷的大小、电源或调整电源间负荷分配关系来实现。本文采用了UPFC控制微电网的潮流，只需要改变运行参数即可改变潮流分布。由于实验条件所限，本文对所提出的新方法采用软件仿真进行验证。 全文研究内容主要分为如下四个部分。 (1) 微电网建模。微电网建模仿真是指在Matlab/simulink环境下建立微电网的仿真模型，它包括微电源、负载和线路等组成部分，建立简单的微电网仿真模型。 (2) UPFC的建模与分析。本文对UPFC的工作原理进行了分析，并分析了UPFC的基本控制功能，研究了UPFC在微电网中的潮流控制作用，为设计UPFC潮流控制策略奠定了基础。 (3) UPFC的控制系统的设计。根据UPFC在微电网中的潮流控制作用，建立控制系统的数学模型，并联侧和串联侧分别利用了双环解耦控制和交叉耦合控制，建立了控制系统的模型。 (4) 仿真验证及分析。建立了基于UPFC的微电网潮流控制的仿真模型，并对仿真结果进行分析。并与没有UPFC的系统模型的仿真结果相比较，验证UPFC控制潮流的可行性。 第2章 微电网的仿真建模 2.1 微电网的基本结构 微电网是指在某一地区使用分布式电源独立供电，并且分布式电源与储能系统、功率控制等单元相联合，形成区域供电系统，产生用户所需的电能和热能。课题的研究重点是应用UPFC进行微电网潮流控制，而微电网的建模则是其中的基础，本章的主要内容是构建微电网仿真模型。 微电网的基本结构如图2-1所示。微电网的重要组成部分是分布式电源和储能系统。分布式电源主要包括可再生能源和高效发电机组，可再生能源发电如太阳能发电、风力发电、水力发电，高效发电机组如微水电机组、燃料电池发电等。微电网中的储能系统的作用类似于大电网中的抽水蓄能电站、调频厂，能够实现调峰、调谷及调频等功能，当前主要研究的储能系统有飞轮储能系统、高温超导储能系统、蓄电池储能系统、超级电容储能系统及压缩空气储能等。 图2-1 微电网的基本结构 微电网仿真模型研究的主要内容是由分布式电源构成的微电网的系统模型，本文整个系统仿真模型用发电机代替了分布式电源，本章将对光伏电源和风力发电电机进行简单的介绍。 2.2 光伏电源 2.2.1 光伏电池的基本原理 光伏电源是利用光伏电池组将可再生的太阳能转化为电能，其原理是当半导体表面受到太阳光照射时，其内部的P区和N区中的价电子受到光子的冲击，当束缚价电子的能量小于光能时，则价电子将会脱离共价键的束缚，从价带状态激发到导带状态，最终导致半导体内部出现非平衡状态的电子空穴对，PN结对载流子进行牵引，对外形成与PN结势垒电场方向相反的光生电场，当该半导体与外部电路接通时，就会有电能输出[23]。该电场电压为： (2-1) 其中， 分别为电子和空穴的密度， 为光生少数载流子密度， 为玻尔兹曼常数( J/K)， 为电子电荷( C)， 表示绝对温度。 2.2.2 光伏电池的基本模型 研究光伏电池一般研究其等值电路模型，其模型通常有3种。第1种是将光伏电池的内部电阻全部忽略不计的简单模型，该模型在对光伏电池进行理论研究时有较多的应用；第2种模型是除了光伏电池的并联电阻外其他的电阻全部忽略的模型，该模型虽然有较高的精度，但是很少用于实际研究中：第3种模型时电池的所有电阻均不能忽略，研究时考虑串联电阻和并联电阻，具有较高的精确度，其等值电路模型如图2-2所示。 图2-2 光伏电池等值电路模型 图中电流Iph为光生电流，不受外接负载等因素的影响，只与光照强度有关。其大小与光伏电池的面积成正比，也与入射光的辐射强度成线性关系，也会受环境温度的微小的影响；光电流经过负载RSCR时产生电压U，它反作用于PN结，正向偏置于PN结，其结果是产生暗电流Id，Id的大小反映了在当前环境温度下，PN结根据自身的能力大小所产生的总扩散电流的变化情况。因为光伏电池输出电能时与外界接触产生接触电阻，并且所用原料自身具有电阻率，所以有电流从这些电阻流过时会产生一定的损耗，用一个串联电阻Rse表示；另外因为电池的边沿可能会漏电和电极的损坏处产生的金属桥漏电等，这样就会短路一些原本流过负载的电流，产生的这种损耗可以用一个并联电阻Rsh表示，流过其的电流为Ish。Rse与Rsh相比，Rse相对电阻很低，小于1欧姆；而Rsh相对电阻就很高，约几千欧姆。 因此光伏电池的输出电流可以表示为I=Iph-Id-Ish，应用基尔霍夫电流定律，可以推导出负载电流，该电流与其端口电压U二者关系式为： (2-2) (2-3) (2-4) (2-5) 式中I为光伏电池的输出电流；U为输出端口电压；Uoc为光伏电池开路电压；Ios为光伏电池反向饱和电流；T为光伏电池的热力学温度(oC)；q为电荷常量(1.6×10-19C)；G为太阳辐射系数；ISCR为在25 oC和1000瓦每平方米时的短路电流；Tr=301.18oC为参考温度；Ior为在Tr=301.18oC时的饱和电流；Ki为短路电流温度效应系数，一般取0.0017A/oC；A，B为PN结的理想因数；K为波兹曼常数(1.38×l0-23J／K)。 2.3 风力发电机 风能是一种无污染的环保的可再生能源，随着资源和环境问题受到越来越大的关注，人们更加地重视通过风力发电机进行风能发电。我国复员辽阔，具有丰富的风能资源，有大约10亿千瓦的风能储量能够被开发利用，其中大部分是海上的能量，大约占总量的四分之三，其余的为陆地上可开发和利用的风能占剩下的四分之一。风力发电越来越重要，中国新能源战略已经开始将其作为重点，按照国家规划，未来13年，在全国范围内风力发电装机总容量将达到2000万至3000万千瓦。若想开发利用风能，必须利用风力发电机，因此全力研究风力发电机是全面开发利用风能的基础和重要部分。目前常用的风力发电机主要有变桨距型鼠笼式感应风力发电机、变速恒频的双馈式风力发电机以及直驱式永磁同步风力发电机。由于变桨距感应风力发电机发出功率较小并且控制比较方便，微电网中采用该发电机相对较多。而在大型风力发电厂还是主要应用后两者。下面分别介绍目前广泛使用的3种风力发电机组及其控制方式、特点。 1.鼠笼式感应风力发电机 鼠笼式感应风力发电机是目前我国应用比较广泛的一种风力发电机，其结构图如图2-3所示。在该结构中，首先叶片转动将风能转换为机械能，然后齿轮箱受到前者的带动开始运行将旋转轴由低速转换为高速，进而驱动感应发电机产生电能。通过控制叶片的桨距角来控制旋转速度，在正常运行情况时，调节桨距角来实现恒速运行。风机的具体调节控制方式为：在运行过程中，当额定功率大于电机发出的功率时，桨距角保持在0。位置不变；当额定功率小于电机发出的功率时，此时控制系统根据输出功率的变化适时调大桨距角，使发电机的输出功率维持在额定值。在低风速时，一般采用双速发电机(即大/小发电机)用于提高风力发电机组的效率，低风速情况下采用小电机使桨叶具有较好的气动效率，提高发电机的运行效率。软启动装置的作用是减小风力机接入和断开时产生的冲击电流，端口处接入并联电容器是为感应发电机提供无功补偿来调节输出端口电压。 图2-3 恒速鼠笼式感应发电机组 该机组独特的优点是：结构简单、鲁棒性好、控制方便、无需进行维护、投资少。但是也存在一下主要问题： (1)无法控制改机组的无功功率，必须采取措施进行无功补偿； (2)叶片与轮毂二者之间是刚性连接，风速很不稳定时机械负载会增大，这样齿轮箱容易发生故障，对叶片要求也较高； (3) 该发电机发出的功率稳定性较差； (4)当发电机失速时，输出功率会有一定程度的下降，很难确保输出功率恒定。 2.变速衡频双馈式风力发电机 变速衡频双馈风力发电技术日益重要，在风力发电技术方面占有很重要的位置，也是重要发展目标，其应用前景非常广阔，其模型如图2-4所示。 图2-4 双馈式风力发电机 该发电机主要由风速、风轮、双馈发电机、变频器、励磁系统、控制检测系统组成。发电机的转子侧要通过两个VSC变频器后经过变压器与电网相连，而定子侧与电网直接经过变压器相连。因为风速不能保持恒定，所以风机机组不会一直运行于同步状态，此时机组既能向电网发出有功功率也能从电网吸收有功功率风，能够实现与电网之间进行能量的双向传输。之所以称之为双馈风力发电机，是因为功率既能从转子流向电网又能反向流动。变频器对转子交流励磁，控制定子使其发出恒定频率的电能，实现了发电机与电网的“软连接”。该发电机与恒速风力机不同之处在于该发电机的桨距角控制是能够实时跟踪风速的变化来控制桨距角，捕捉最大风速，从而提高风能利用效率。相对于传统的恒速风力机，其性能优势体现在： (1)只需要调节转子电流就可以大范围进行潮流控制、电机转差控制，对系统进行无功调节，控制系统的稳定性； (2)本身就能够进行无功的调节，不需要外界资源； (3)实时控制可以追踪最大风能，从而使风能利用率得到大大的提高； (4)降低输出功率的波动和机组的机械应力； (5)功率因数在转子侧即能够控制，这有利于提升电能质量和并网的安全方便性； (6)该发电机的变频器容量仅占约四分之一的风力机额定容量，相对而言大大降低了变频器的损耗及投资。 3.直驱式永磁同步风力发电机 传统的风力发电机组为了减少发电机的体积，通常采用齿轮箱，但于此同时这也产生了一些问题：噪音较大、定期维护复杂以及增加电能损耗等。为了克服这些缺点，采用风力机直接驱动同步发电机成为风力发电机的一种趋势。目前该领域研究较多的是直驱式永磁同步发电机，该机组的结构图如图2-5所示。 图2-5 直驱式永磁同步风力发电机 与上述两种机型相比，该种发电机简化了结构，删去了增速齿轮箱，无转子绕组、无励磁绕组、无碳刷、无滑环，转子损耗很小，效率高。与双馈式风力机不同，此风力机系统发出的功率通过两个全功率变频器输送到电中，与电网系统彻底隔开，因此要求使用先进的变频器，这也是与双馈式风力机的不同之处。 其优势体现在： (1)该电机直接驱动，系统简洁，降低了噪音，可靠性得到了提高； (2)新型永磁发电机具有体积小、重量轻、效率高等优点，从而提高了机组容量系数； (3)该电机运行时无需建立磁场，因此不需从系统中得到吸收无功功率，改善了系统的功率因数； (4)控制变频器的调制比就可以进行潮流控制，当系统故障时向系统提供无功功率，使电网动态特性得到大大地提高。 2.4 微电网仿真模型的建立 由于本文主要研究UPFC在微电网中的潮流控制作用，因此只建立了简单的微电网模型，大电网用发电机代替，分布式电源也用发电机代替，构建的微点网仿真模型如图2-7所示。 整个电网的仿真参数设置：线路L1和L3阻抗为0.066+j0.033 ，Load2有功和无功分别为50kW和10kVar，Load3有功和无功分别为10kW和5kVar，整个微电网的基准线电压为380 V，频率为50 Hz。 通过对图2-7的微电网模型进行仿真，可得到B1和B3处的有功潮流和无功潮流，分别如图2-8、2-9。 图2-7 微电网仿真模型 图2-8 B1处的有功潮流和无功潮流分布 图2-9 B3处的有功潮流和无功潮流分布 由图2-8可知B1处的有功和无功潮流分别为6.6kW和-3.5kVar，由图2-9可知B3处的有功和无功潮流分别为43.5kW和13.6kVar，所以Load2处的功率由B1、B3共同提供。 改变电源参数时，将左侧的电源电压改为380.1V，仿真结果如图2-10、2-11所示。 图2-10 B1处的有功潮流和无功潮流分布 图2-11 B3处的有功潮流和无功潮流分布 由图2-10、2-11可知B1、B3两处的潮流都发生了变化，但是有功潮流和无功潮流之和不变与负载一致。 改变负荷参数时，将Load2有功和无功分别改为60kW和20kVar，仿真结果如图2-12、2-13所示。 EMBED Visio.Drawing.11 图2-12 B1处有功潮流和无功潮流分布 图2-13 B3处有功潮流和无功潮流分布 由图2-12、2-13可知B1、B3两处的潮流都发生了变化，但是有功潮流和无功潮流之和与负载保持一致。 由以上分析可知在发电机和负荷参数不变的情况下，B1、B3两处的潮流不会发生变化，只能通过调整发电机或负荷参数的情况下才能改变潮流。 2.5 本章小结 本章组建了微电网仿真模型。本章对光伏电源、风力发电机进行了简单的介绍，构建了微电网仿真建模。并且对未架设UPFC的微电网进行潮流仿真，仿真结果说明微电网系统中潮流只能通过调节电源、负荷或电源与负荷的分配关系来改变。 第3章 统一潮流控制器分析 3.1 UPFC系统的基本原理 UPFC工作的时候，其并联部分等效为一个电流源，串联部分等效为一个电压源，串联部分通过串联变压器向线路中注入电压，此电压既能改变UPFC输出端电压幅值，又能改变其相位，这样就能够对线路上的潮流进行控制。并联部分的作用主要是提供UPFC的内部损耗，保持有功功率的平衡，另外还可以提供一些无功功率，对系统进行无功补偿。 图3-1 UPFC等效模型 从理论上讲， UPFC的串联侧相当于一个与电网电压同频率的幅值和相位都能控制的同步电压源，其输出电压的幅值为 (0≤ ≤ )，相角θ的变化范围为0到2π，UPFC装设在传输线路中时其等效模型如图3-1所示。在控制UPFC时其注入到线路的电压的幅值和相位都会发生变化，这样就一定会与电网发生有功功率和无功功率的交换。由于只有交换所需的无功功率能够由该电压源本身产生，而其自身不能提供有功功率，因此这些有功功率必须由其他的部分来提供或者吸收，在本系统中这个工作是由UPFC的接入端母线来完成的。 在实际应用中UPFC的主系统是由两个变换器构成的如图3-2所示。UPFC主要由并联变换器I、串联变换器II、直流母线电容、输出滤波器(Lsh、Lse、Cse)，并联变压器TShunt，串联变压器TSeries以及控制和保护单元构成。在UPFC潮流控制的过程中并联变换器和串联变换器起着主要的执行作用。 UPFC的功率变换部分通过共用的直流母线将两个变换器连接成背靠背的形式，并且共用一组直流母线电容。这就形成了一种理想的AC-AC功 图3-2 UPFC的系统电路结构框图 率变换器，这样不仅能使两个变换器都能在各自的输出端产生或吸收无功功率，而且这两个变换器间能够互相流动有功功率。在构成UPFC的双变换系统中，串联变换器通过串联变压器向线路中注入幅值和相位均可控的电压 ，在UPFC潮流控制中有着至关重要的作用。该注入电压表现为一个基频交流同步电压源。当线路上的电流通过这个电压源就会与电力网络之间产生有功和无功功率的交换，达到控制潮流的目的。串联变换器自身可以产生这个无功功率，而在交流侧吸收的有功功率则转变为直流母线上或正或负的直流有功功率需求。 由图3-2可得三相静止坐标系下UPFC的数学模型，但是若交流侧均为时变的交流量，将大大增加设计控制系统的难度。因此利用Park变换可将三相静止坐标系转换成以电网基波频率同步旋转的d、q坐标系，可得UPFC并联侧、串联侧以及线路侧在d、q坐标系下的数学模型，相应的方程如下： (3-1) (3-2) (3-3) (3-4) 串联变换器与电网发生功率交换所产生的有功功率的变化是由并联变换器提供或吸收的。并联变换器首先将该直流有功功率转变为交流形式，然后通过一个并联变压器耦合进电网。并联变换器不仅能够补偿串联变换器所需的有功功率，还能够提供或吸收可调的无功功率，可以为线路提供不受外界影响的独立的并联无功补偿。虽然传输线路、并联变换器和串联变换器之间流动的有功功率依赖直流母线电容交换，但串联变换器自身就能产生潮流控制中的无功功率而不是通过传输线路所得。因此并联变换器能够在功率因数为1的情况下运行或被控与电网发生无功功率交换，而其所产生的无功功率与串联变换器提供到线路中的无功功率互相独立。显然UPFC的直流母线上只有有功功率流过，而不会流过无功功率潮流。 3.2 UPFC的基本控制功能 由于UPFC的并联部分和串联部分都可以随时改变参数来控制两侧的输出进而控制电力网络中的各种参数，因此具有多种功能。 (a)电压调节功能 (b)相角调节功能 (c)阻抗补偿功能 (d)自动潮流控制功能 图3-3 UPFC主要控制功能矢量图 (1)电压调节功能 当UPFC的输入端节点电压 幅值突然发生突变时，通过UPFC调节注入电压，从而调节输出端电压使之稳定，进而控制线路上的传输的有功潮流和无功潮流。UPFC串联侧的注入电压 和输入端节点电压 二者的相位相同，通过调节 的幅值U12来改变输出端电压 的幅值U2与参考值一致，这样就能避免电压突变，控制线路中的潮流，增加线路电压稳定性。如图3-3(a)所示。 (2)相角调节功能 当负载发生变化时，可能需要更多的有功功率，需求的有功功率增加时，此时为了满足负载的需求，只能通过调节发电机的功率角δ来改变系统的有功功率。不过这样会使发电机的端口电压降低，而且会增大发电机内部的能量损耗，因此采用UPFC调节相角工作在相角调节模式，UPFC通过串联侧的注入电压来补偿负载需要的有功功率，并且不会改变发电机的功角，从而在不必调控输电线路两端电压相位的情况下，可连续调控输电线传输有功功率的大小，使电力系统中功率流向以及大小经济合理。如图3-3(b)所示，控制注入电压 相对于 相位发生变化，使得UPFC输出端口电压 在相位上发生了偏移，但是幅值相等，调节σ角就可以调节线路的潮流P2、Q2，控制系统可以确定具体的偏移角度。 (3)线路阻抗补偿功能 感性负载电流流经线路电抗时会使负载端口电压UL下降，当远距离输电时，线路上具有很大的电抗值XL，这就使得输电线输送功率极限能力下降，严重破坏电力系统运行稳定性。因此很有必要对线路阻抗进行补偿。注入电压 和线路上的电流 成比例的变化，所以从线路一端看UPFC相当于一个串联的阻抗；给定一个阻抗参考值，通常情况下相当于一个有极性的电阻和电容或电感组成的阻抗；当注入电压 与线路上的 电流二者互相垂直时如图3-3(c)所示，UPFC就相当于一个阻抗补偿(感性或容性)，此操作模式用来匹配系统中存在的串联容性线路补偿。它既能实现连续控制、又能升高或降低线路电压，并且当参数适当的话不会震荡，是方便先进稳定的控制方式。UPFC对线路阻抗进行补偿不仅改善了潮流分布，而且能够充分利用输电设备提高线路的输送能力，有效地避免了低频振荡，提高了动态、暂态系统的稳定性。 (4)动态潮流控制功能 采用UPFC的电压调节模式来控制线路电压，防止发生电压的突变，但是实际的电力系统在运行过程中，传输线路上的有功和无功潮流也会发生变化，针对此问题系统采用了UPFC的自动潮流控制模式。如图3-3(d)所示，调节注入电压 的幅值和相位，改变流经传输线路上的电流 ，可以调节线路上的有功和无功潮流。工作在此模式时，利用一个反馈环注入电压 能够实时调整，用来控制传输线路上的有功和无功功率与参考值保存一致，因此架设UPFC的传输线路在电力系统中相对其余部分表现出一个可控功率源，这种工作模式比传统的线路补偿模式更加精确，对于潮流的控制更加方便，而且它还能解决系统的动态干扰的问题。 3.3 UPFC系统功率、电压平衡分析 3.3.1 无UPFC微电网的潮流分析 当微电网中未架设UPFC时，假设整个网络中没有故障均工作在正常模式下，此时的电力网络可以简化为双端电源系统模型。 图3-4 正常状态下未架设UPFC电路 微电网中未架设UPFC时的电路模型如图3-4所示(本次计算中只考虑线路电感，不考虑线路电阻)。根据潮流计算可得： (3-5) 令 ，代入式(3-5)可得 (3-6) 则 (3-7) 根据图3-4，线路始端的有功功率和无功功率值也能按下式计算： (3-8) 由计算结果可知，在不架设UPFC的微电网中，只有通过改变负荷的大小、电源或调整电源间负荷分配关系来实现改变系统潮流分布的方式。 3.3.2 UPFC系统有功功率平衡分析 在不考虑线路电阻时，由图3-2可以得到整个系统的有功功率平衡如下： (3-9) 这里： 为 输出的有功功率； 为UPFC并联侧吸收的有功功率； 为UPFC串联侧注入到传输线路的有功功率； 为UPFC输出端传输的有功功率； 为接受端吸收的有功功率。只有保证UPFC整个系统的有功功率平衡即注入UPFC的有功功率与系统消耗的有功功率平衡，才能使直流侧电容电压恒定不变，即要满足关系式： (3-10) 将上式代入式(3-9)计算可得： (3-11) 由式(3-11)可以看出，系统的电源端不仅要满足接受端所需的有功功率，还要补偿UPFC功率变换部分所损耗的有功功率。 将UPFC输出端线路上的有功功率表示为式(3-12)，这样更能直观的分析其潮流控制的原理。 (3-12) 由式(3-12)化简可得式(3-13)： (3-13) 将abc三相坐标系经过派克变换转换为两相旋转d、q坐标系，规定其d轴方向为U1的方向，则根据瞬时功率理论，可以得到： (3-14) 通常情况下 和 的相差不大，uRd>>uRq，所以P2受u12q很大的影响，而u12d对其影响就显得很小。因此许多控制系统中采用控制u12q来控制UPFC输出端线路传输有功潮流。虽然u12d对P2的影响较小，但是如果想更精确地控制有功潮流，则在控制系统中u12d不能忽略。 在dq坐标系下式(3-9)可以被改写为： (3-15) 从式(3-15)可以看出通过控制并联侧电流的d轴分量可以控制直流侧电容电压，提高该电压的稳定性。 3.3.3 UPFC系统无功功率平衡分析 根据图3-2可知整个系统的无功功率平衡如下： (3-16) 这里， 代表发送端电源 所发出的无功功率； 代表电源输出端线路阻抗吸收的无功功率； 代表UPFC并联变换器吸收的无功功率； 代表UPFC串联变换器注入电网的无功功率； 代表UPFC输出端线路传输的无功功率。 同样通过派克变换将abc三相坐标系转换到d、q旋转坐标系下时，式(3-16)表示为： (3-17) 考虑 和稳态情况，可以得到： (3-18) 若在潮流变化时维持U1不变，则式(3-18)变为： (3-19) 这里上标符号“*”表示潮流变化前的各变量的值。 上式中， 表示UPFC并联变换器输入无功功率的变化量； 表示电源US发送到UPFC输入端无功功率的变化量； 表示UPFC串联部分吸收无功功率的变化量； 表示UPFC发送端输出无功功率的变化量。 为了使UPFC接入点节点电压U1不随线路潮流的变化而改变时不变，应有： (3-20) 从上式可以看出UPFC并联变换器提供相应的无功潮流变化量可以维持UPFC接入点节点电压U1不变。 根据图3-2所示，可以得到Q2的计算公式如下： (3-21) 将上式转换到与上相同的同步旋转d、q坐标系下，考虑 可得： (3-22) 从式(3-22)可以看出，若想控制UPFC输出端线路无功潮流，只能通过控制u12d、u12q来实现。由于通常情况下 和 的相差不大，幅值差也不大，所以有 ，因此u12d的变化对Q2的影响比要u12q大得多，因此许多控制系统中一般采用u12d来控制线路传输无功潮流Q2。虽然u12q对Q2的影响较小，但是如果想更精确地控制有功潮流，则在控制系统中u12q不能忽略。 3.3.4 UPFC系统电压平衡分析 在忽略线路电阻情况下，可将系统的稳态电压平衡矢量方程列写如下： (3-23) (3-24) 在两相旋转d、q坐标系(其d轴定在U1的方向上)下，可以得到系统的动态电压平衡方程(3-25)、(3-26)： (3-25) (3-26) 当线路潮流变化后的稳态时，由式(3-25)可以得到： (3-27) 这里上标符号“*”表示潮流变化前各变量的值，标号“ ”表示电压/电流变化量。由于电源电压幅值US不变如下式所示： (3-28) 若要维持UPFC输入端节点电压U1不变，即 则根据式(3-27)和式(3-28)可得： (3-29) 忽略含有 的高次项可以得到： (3-30) 通常而言 ，则式(3-29)可以等效为 。 根据图3-2可以得到电源输出电流IS与线路传输电流I1、并联变换器输入电流IShunt的关系如下： (3-31) 在d、q坐标系下可以得到： (3-32) 由上述论述可知若在线路传输功率潮流变化时，维持UPFC端电压 幅值不变则有： (3-33) 即此时应由UPFC并联变换器提供UPFC发送端输出无功功率变化。 由式(3-32)和式(3-25)可得： (3-34) 上式表明，在功率潮流变化时uSd、i1d都可能发生变化且不可控，而iShunt_q是可控的且其对U1的影响是呈一定的线性关系的，因此可以通过控制iShunt_q来控制U1，进而维持U1幅值恒定。 式(3-26)表明在功率潮流变化时uRd、i1d、i1q都可能发生变化且不可控，而U12d是可控的且其对U1d的影响是呈一定的线性关系的，因此也可以通过控制U12d来控制U1d，进而维持U1幅值恒定。 通过以上分析可以得出结论，不仅能够通过控制并联侧电流的q轴分量来控制UPFC输入端节点电压U1的幅值，还能通过控制串联侧输出电压的d轴分量来控制。 3.4 本章小结 本章首先介绍了UPFC的基本原理，推导了未架设UPFC的微电网系统的潮流分布，再次验证只有改变电源或者负荷时才能改变潮流分布，进而对UPFC系统的功率平衡进行了公式推导，证明了UPFC可以对线路上的潮流进行控制，还对UPFC系统电压平衡进行了公式推导，证明UPFC可以控制接入点的节点电压。 第4章 统一潮流控制器控制系统设计 4.1 UPFC控制概述 UPFC的调节受很多因素的影响，对其影响最大的是UPFC的控制系统，如果UPFC得控制系统比较精确，考虑因素较多并且参数比较准确的话，那么UPFC就能比较精确地对潮流进行控制。UPFC的控制策略可分为PID控制、智能控制，以及交叉耦合控制、双环解耦控制等。另外按产生的控制脉冲还能简单分为SPWM控制和SVPWM等。 不管UPFC采用什么样的控制系统，都可以将UPFC的控制形容划分为三个部分：并联侧控制系统、串联侧控制系统和直流电压控制系统，以上文中提到的UPFC的控制系统的方法都是针对UPFC并联侧与串联侧变换器的控制；而直流电压控制通常分两种，一种是直流电压强控制，另一种是直流电压弱控制。强控制是指从头到尾一直采用负反馈控制直流电压，弱控制是指在直流电压在一定范围的前提下，提取出串联侧变换器输出电压幅值和相角，再通过串联侧电流推导出有功功率，最后根据有功功率平衡的约束条件，对直流电压进行控制使之稳定。 以上所介绍的UPFC控制方法中，一般经过派克变换将abc三相静止坐标系转换成以电网基波频率同步旋转的d、q坐标系，对dq轴分别单独进行控制，得到dq轴控制量，并且对直流电压的控制与UPFC并联侧变换器的d轴分量的控制相互结合，形成双闭环控制，经过Park逆变换成三相正弦波，得到控制所需的调制波。 通过研究比较上述控制理论和方法，决定采用双环解耦控制(并联侧)和交叉耦合控制(串联侧)，从而消除了有功和无功在dq坐标系下的相互影响，采用SPWM控制脉冲输出，该方法具有反应灵敏、可靠性高的优点。文中UPFC的控制系统分为并联侧控制系统和串联侧控制系统，串联侧的控制目标是输出注入线路电压来控制线路的有功潮流和无功潮流，并联部分的控制目标是维持UPFC输入端节点电压和直流母线电压恒定。本章将分别对并联侧变换器与串联侧变换器的控制进行研究，另外文中的Park变换均以电源电压的相位为基准。 4.2 UPFC控制系统的设计 4.2.1 并联侧控制系统的设计 UPFC的并联侧具有很重要的作用并且可以看作是一个STATCOM，可以为串联侧提供所需的有功功率，以及维持两侧变换器正常工作所需的电容电压，还可以为线路提供所需的无功功率并维持UPFC节点电压恒定。为了控制直流侧电压和UPFC节点电压，并联侧采用了解耦控制系统。并联变换器注入电压通过派克变换变换为dq分量，dq坐标系统是以UPFC节点电压为参考定义的。 UPFC并联侧变换器的数学表达式如式(4-7)。 (4-7) 为描述开关器件的开关特性，假设开关函数。 (4-8) 上式中的Sd、Sq是abc三相经过派克变换到dq轴所对应的函数。 根据第三章中对UPFC系统电压平衡的分析，本文采用并联侧d轴电流控制直流电容电压 ，并联侧q轴电流控制UPFC接入点节点电压 ，并联侧变换器的控制系统的结构图如图4-1所示。 图4-1 UPFC并联侧的控制系统 如图所示，并联侧变换器的受控参数为：直流电容电压 、UPFC接入点节点电压 、并联侧dq轴电流 和 以及并联侧dq轴电压 和 。整个控制系统中所有变量均采用标幺值。 4.2.2 串联侧控制系统的设计 串联侧采用交叉耦合控制系统，该控制系统有三个环，外环是功率环，中间环为电压环，内环为电流环，每个环都含有状态反馈去耦环节。 UPFC串联侧变换器的数学表达式如(4-13)。 (4-13) 根据第三章对UPFC有功功率和无功功率平衡的分析，本文采用串联侧注入电压的d轴分量控制线路上的无功潮流，q轴分量控制线路上的有功潮流，由此可得出如图4-3所示的串联侧变换器的控制结构。 图4-3 UPFC串联侧的交叉耦合控制系统 如图所示，串联侧变换器的受控参数为：线路上的有功潮流P和无功潮流Q，串联侧注入电压的d轴q轴分量，以及串联侧电压的d轴q轴分量。整个控制系统中所有变量均采用标幺值。 4.3 本章小结 本章研究的重点是UPFC控制系统的设计，首先介绍了UPFC的各个控制系统并进行归类总结，根据整个系统中受控参数较多，并且相互之间影响较大，确定并联侧和串联侧控制系统分别采用解耦控制系统和交叉耦合控制系统，然后进行公式推导得到并联侧和串联侧的控制结构。 第5章 仿真验证及分析 5.1 仿真模型及参数 依据前面微电网潮流控制器的理论分析，本章采用Matlab/simulink软件，构建了基于UPFC的微电网潮流控制仿真结构。整个仿真模型可以分为三个部分：配电网、UPFC控制系统和微电网。配电网系统由发电机电源等效，UPFC控制系统主要由UPFC构成，微电网由微电源及负荷构成，但是整个系统庞大，仿真耗时较长，因此仿真中的微电源以发电机电源等效，如图5-1所示。下面具体介绍该仿真模型及参数。 图5-1 基于UPFC的微电网潮流控制仿真模型 微电网的仿真参数设置：线路L1和L3阻抗为0.066+j0.033 ，Load2有功和无功分别为50kW和10kVar，Load3有功和无功分别为10kW和5kVar，仿真中的数据采用标幺值，整个微电网的基准线电压为380V，直流电容的电压为400V，频率为50Hz，基准功率设为10kW，UPFC的直流电容C为2000μF，直流电压400V，UPFC并联侧电感Lsh为6mH，串联侧滤波器电感LSe为0.7mH，电容CSe为9μF。 UPFC的并联侧变换器控制器与串联侧变换器控制器分别采用解耦控制和交叉耦合控制策略，其基本设计思想在第4章的UPFC并联侧与串联侧控制策略中详细说明。两个变换器分别通过并联变压器和串联变压器接入微电网中，其中并联变换器接在线路始端，在变换器与变压器之间设置LC滤波器，滤波器电容与2000μF的直流电容相比，其电容值很小，可忽略不计。下面是UPFC的仿真模型。 图5-2 UPFC仿真模型 如图5-2所示，整个UPFC仿真模型中有变压器、滤波器及UPFC，变压器的作用是电气隔离，滤波器的作用是滤除UPFC中的高频谐波。UPFC的子系统模型如图5-3所示，分别是并联侧控制子系统、串联侧控制子系统及主电路模型。 图5-3 UPFC子系统模型 5.2 仿真结果及分析 本章的潮流控制仿真主要是验证微电网中架设UPFC之后，线路上的有功潮流和无功潮流受UPFC的控制与给定值一致，并与未架设UPFC的微电网系统相比较，得出UPFC控制潮流的优越性，另外UPFC控制能够维持UPFC接入点节点电压和直流电容电压恒定。 Matlab/simulink仿真模型按照如图5-1所示的结构进行搭建，采用UPFC潮流控制的仿真结构如图5-2所示，将图5-1中的UPFC部分去掉就可以得出未架设UPFC的微电网系统，即第二章所介绍的微电网的仿真模型。 以下将对未架设UPFC的微电网潮流和基于UPFC的微电网潮流控制进行仿真验证。首先将对未架设UPFC的微电网潮流进行仿真，随后是对基于UPFC的微电网潮流控制进行仿真，最后将两种仿真结果进行比较分析。 未架设UPFC的微电网潮流仿真已经在第二章介绍，其仿真波形如图2-8~2-13所示，仿真结果说明Load2处的功率由B1、B3共同提供，并且在发电机和负荷参数不变的情况下，B1、B3两处的潮流不会发生变化，只能通过调整发电机或负荷参数的情况下才能改变潮流。 架设UPFC后的微电网潮流仿真如图5-3、5-4所示，UPFC有功和无功给定参考值为0.25和-0.15(标幺值)。 图5-3 B1处的有功潮流和无功潮流分布 图5-4 B3处的有功潮流和无功潮流分布 图5-3可知B1处的有功和无功潮流标幺值分别为0.2和-0.1，实际值为2kW和-1kVar，由图5-4可知B3处的有功和无功潮流标幺值分别为7.2和1.6，实际值为72kW和16kVar。 B1处的潮流受UPFC的控制，基本上接近给定参考值，与未架设UPFC的微电网的潮流相比较，利用UPFC可以控制微电网中的潮流分布。但是由于系统参数是根据经验验证设定的，所以潮流控制不精确，另外B1和B3处的有功潮流和无功潮流之和大于Load2的功率，说明UPFC处有功率的损耗，也是因为控制系统参数不精确造成的。 图5-5 直流电容电压 图5-6 UPFC接入点节点电压 图5-5、5-6分别是直流电容电压和UPFC接入点节点电压，直流电容电压的标幺值为1，转化为实际值为400V，节点电压为三相正弦波，幅值的标幺值为1，转化为实际值为380V，从波形图可以看出直流电容电压和UPFC接入点节点电压受UPFC的控制维持在给定值。 5.3 本章小结 本章的主要内容是针对课题提出的问题及相应的解决方法进行仿真研究。本章分别对未架设UPFC以及架设UPFC的微电网系统进行仿真，首先再次验证了未架设UPFC的微电网只能通过改变电源或负荷的参数来控制潮流，其次证明了基于UPFC的微电网潮流控制能够只改变UPFC的参数即可对线路的潮流进行控制。 结论 微电网中的若想改变系统潮流分布的方式只能通过改变负荷的大小、电源或调整电源间负荷分配关系来实现，这样可能不能满足安全、优质、经济供电的要求。本文针对上述问题，采用基于UPFC微电网潮流控制方法，并对此进行数学推导及仿真研究。 本文的主要研究成果如下： (1)按照微电网的基本结构，搭建了微电网仿真模型，其中大电网与微电网连接的地方用发电机代替，分布式电源也用发电机代替，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。 (2)分析了UPFC系统功率、电压平衡的控制，并进行了公式的推导，与未架设UPFC的微电网潮流计算相比较，证明了UPFC潮流控制的优越性，并为UPFC控制器的设计打下了基础。 (3)研究了UPFC控制系统的设计，并并联侧采用解耦控制系统和串联侧采用交叉耦合控制系统，通过公式推导得到并联侧和串联侧的控制结构。 (4)搭建了基于UPFC的微电网的潮流控制仿真模型，仿真结果与未架设UPFC的微电网潮流相比较，可以方便的控制线路中的潮流，证明了UPFC在潮流控制中的可行性。 虽然本文在UPFC潮流控制的研究上取得一些成果，但是还存在着以下不足： (1)本文中的主要研究基于UPFC的微电网潮流控制方法，所设计的微电网结构都是简化的模型结构，没有开展微电网的储能系统、能量管理系统等方面的研究工作。 (2)本文的公式推导存在一定程度的简化，同时UPFC的控制环节仍显复杂，并联侧与串联侧的PI控制器共有10个，PI控制器之间相互影响，控制参数难以确定，另外智能控制在UPFC中的应用有待进一步研究。 参考文献 [1] 左文霞，李澍森，吴夕科，程军照．微电网技术及发展概况．中国电力， 2009，42(7)：26-30 [2] 郭力，王成山，郭凌旭，曹旌．对等模式控制下的微网动态特性研究．2008 中国国际供电会议 [3] 周林，黄勇，郭珂，冯玉．微电网储能技术研究综述．电力系统保护与控制，2011，39(7):147-152 [4] 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刘志宏．统一潮流控制器(UPFC)的建模与仿真研究．南昌大学硕士学位论文，2007 [23] 李安定．太阳能光伏发电系统工程．北京:北京工业大学出版社，2001:30-38 致谢 本文的研究工作是在殷教授的悉心指导下完成的。从课题的开题、中期，以及学位论文的撰写、修改和最后的定稿，殷老师在每个阶段都对本人提出了许多宝贵的建议。在课题研究过程中遇到困难时，殷老师帮我分析问题并指导我解决问题，在殷老师的悉心指导下，最终使本文的研究工作顺利完成，在此对殷老师表示我衷心的感谢！ 同时在课题研究期间，我还得到了程猛学长的帮助，在此也要感谢他一直不厌其烦给我提供帮助，让我有了知识和能力上的提升，希望学长学业顺利，前途似锦。 另外，我还要感谢我的父母，感谢他们将我抚养成人，竭尽全力地助我成才，给予了我无数的爱和关怀，希望父母健康快乐，万事如意。 最后要感谢的是我身边的同学，谢谢他们的陪伴与支持，让我以愉悦的心情顺利完成这次毕业设计，希望以后的日子里还会有相互学习的机会，也祝所有人学业顺利。 附录 附录1 开题报告 附录2 文献综述 附录3 中期报告 附录4 文献综述 附录5 英文文献 燕山大学毕业设计(论文)评审意见表 指导教师评语： 成绩： 指导教师签字： 年 月 日 评阅人评语： 成绩： 评阅人签字： 年 月 日 燕山大学毕业设计(论文)答辩委员会评语表 答辩委员会评语： 总成绩： 答辩委员会成员签字： 答辩委员会主席签字： 年 月 日 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 指导教师签名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　 　 　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 指导教师评阅书 指导教师评价： 一、撰写（设计）过程 1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的合理性 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 指导教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 评阅教师评阅书 评阅教师评价： 一、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 评阅教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 教研室（或答辩小组）及教学系意见 教研室（或答辩小组）评价： 一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 教研室主任（或答辩小组组长）： （签名） 年 月 日 教学系意见： 系主任： （签名） 年 月 日 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者（本人签名）： 年 月 日 学位论文出版授权书 本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程”)，愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。 论文密级： □公开 □保密（___年__月至__年__月）(保密的学位论文在解密后应遵守此 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 ) 作者签名：_______ 导师签名：_______ _______年_____月_____日 _______年_____月_____日 独 创 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。   作者签名: 二〇一〇年九月二十日   毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定）   作者签名: 二〇一〇年九月二十日 致 谢 时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。 首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。 首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。 其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。 另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。 最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。 四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。 回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。 学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。 在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。 最后，我要特别感谢我的导师***老师、和研究生助教***老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。 致 谢 这次论文的完成，不止是我自己的努力，同时也有老师的指导，同学的帮助，以及那些无私奉献的前辈，正所谓你知道的越多的时候你才发现你知道的越少，通过这次论文，我想我成长了很多，不只是磨练了我的知识厚度，也使我更加确定了我今后的目标：为今后的计算机事业奋斗。在此我要感谢我的指导老师——***老师，感谢您的指导，才让我有了今天这篇论文，您不仅是我的论文导师，也是我人生的导师，谢谢您！我还要感谢我的同学，四年的相处，虽然我未必记得住每分每秒，但是我记得每一个有你们的精彩瞬间，我相信通过大学的历练，我们都已经长大，变成一个有担当，有能力的新时代青年，感谢你们的陪伴，感谢有你们，这篇论文也有你们的功劳，我想毕业不是我们的相处的结束，它是我们更好相处的开头，祝福你们！我也要感谢父母，这是他们给我的，所有的一切；感谢母校，尽管您不以我为荣，但我一直会以我是一名农大人为荣。 通过这次毕业设计，我学习了很多新知识，也对很多以前的东西有了更深的记忆与理解。漫漫求学路，过程很快乐。我要感谢信息与管理科学学院的老师，我从他们那里学到了许多珍贵的知识和做人处事的道理，以及科学严谨的学术态度，令我受益良多。同时还要感谢学院给了我一个可以认真学习，天天向上的学习环境和机会。 即将结束*大学习生活，我感谢****大学提供了一次在农大接受教育的机会，感谢院校老师的无私教导。感谢各位老师审阅我的论文。 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 指导教师签名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　 　 　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 独 创 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。   作者签名: 年 月 日   毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解**学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定）   作者签名: 年 月 日 基本要求：写毕业论文主要目的是培养学生综合运用所学知识和技能，理论联系实际，独立分析，解决实际问题的能力，使学生得到从事本专业工作和进行相关的基本训练。毕业论文应反映出作者能够准确地掌握所学的专业基础知识，基本学会综合运用所学知识进行科学研究的方法，对所研究的题目有一定的 心得体会 决胜全面小康心得体会学党史心得下载党史学习心得下载军训心得免费下载党史学习心得下载 ，论文题目的范围不宜过宽，一般选择本学科某一重要问题的一个侧面。 毕业论文的基本教学要求是： 1、培养学生综合运用、巩固与扩展所学的基础理论和专业知识，培养学生独立分析、解决实际问题能力、培养学生处理数据和信息的能力。2、培养学生正确的理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度。3、培养学生进行社会调查研究；文献资料收集、阅读和整理、使用；提出论点、综合论证、总结写作等基本技能。 毕业论文是毕业生总结性的独立作业，是学生运用在校学习的基本知识和基础理论，去分析、解决一两个实际问题的实践锻炼过程，也是学生在校学习期间学习成果的综合性总结，是整个教学活动中不可缺少的重要环节。撰写毕业论文对于培养学生初步的科学研究能力，提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。 毕业论文在进行编写的过程中，需要经过开题报告、论文编写、论文上交评定、论文答辩以及论文评分五个过程，其中开题报告是论文进行的最重要的一个过程，也是论文能否进行的一个重要指标。 撰写意义：1.撰写毕业论文是检验学生在校学习成果的重要措施，也是提高教学质量的重要环节。大学生在毕业前都必须完成毕业论文的撰写任务。申请学位必须提交相应的学位论文，经答辩通过后，方可取得学位。可以这么说，毕业论文是结束大学学习生活走向社会的一个中介和桥梁。毕业论文是大学生才华的第一次显露，是向祖国和人民所交的一份有份量的答卷，是投身社会主义现代化建设事业的报到书。一篇毕业论文虽然不能全面地反映出一个人的才华，也不一定能对社会直接带来巨大的效益，对专业产生开拓性的影响。但是，实践证明，撰写毕业论文是提高教学质量的重要环节，是保证出好人才的重要措施。 2.通过撰写毕业论文，提高写作水平是干部队伍“四化”建设的需要。党中央要求，为了适应现代化建设的需要，领导班子成员应当逐步实现“革命化、年轻化、知识化、专业化”。这个“四化”的要求，也包含了对干部写作能力和写作水平的要求。 3.提高大学生的写作水平是社会主义物质文明和精神文明建设的需要。在新的历史时期，无论是提高全族的科学文化水平，掌握现代科技知识和科学管理方法，还是培养社会主义新人，都要求我们的干部具有较高的写作能力。在经济建设中，作为领导人员和机关的办事人员，要写指示、通知、总结、调查报告等应用文；要写说明书、广告、解说词等说明文；还要写科学论文、经济评论等议论文。在当今信息社会中，信息对于加快经济发展速度，取得良好的经济效益发挥着愈来愈大的作用。写作是以语言文字为信号，是传达信息的方式。信息的来源、信息的收集、信息的储存、整理、传播等等都离不开写作。 论文种类：毕业论文是学术论文的一种形式，为了进一步探讨和掌握毕业论文的写作规律和特点，需要对毕业论文进行分类。由于毕业论文本身的内容和性质不同，研究领域、对象、方法、表现方式不同，因此，毕业论文就有不同的分类方法。 按内容性质和研究方法的不同可以把毕业论文分为理论性论文、实验性论文、描述性论文和设计性论文。后三种论文主要是理工科大学生可以选择的论文形式，这里不作介绍。文科大学生一般写的是理论性论文。理论性论文具体又可分成两种：一种是以纯粹的抽象理论为研究对象，研究方法是严密的理论推导和数学运算，有的也涉及实验与观测，用以验证论点的正确性。另一种是以对客观事物和现象的调查、考察所得观测资料以及有关文献资料数据为研究对象，研究方法是对有关资料进行分析、综合、概括、抽象，通过归纳、演绎、类比，提出某种新的理论和新的见解。 按议论的性质不同可以把毕业论文分为立论文和驳论文。立论性的毕业论文是指从正面阐述论证自己的观点和主张。一篇论文侧重于以立论为主，就属于立论性论文。立论文要求论点鲜明，论据充分，论证严密，以理和事实服人。驳论性毕业论文是指通过反驳别人的论点来树立自己的论点和主张。如果毕业论文侧重于以驳论为主，批驳某些错误的观点、见解、理论，就属于驳论性毕业论文。驳论文除按立论文对论点、论据、论证的要求以外，还要求针锋相对，据理力争。 按研究问题的大小不同可以把毕业论文分为宏观论文和微观论文。凡届国家全局性、带有普遍性并对局部工作有一定指导意义的论文，称为宏观论文。它研究的面比较宽广，具有较大范围的影响。反之，研究局部性、具体问题的论文，是微观论文。它对具体工作有指导意义，影响的面窄一些。 另外还有一种综合型的分类方法，即把毕业论文分为专题型、论辩型、综述型和综合型四大类： 1．专题型论文。这是分析前人研究成果的基础上，以直接论述的形式发表见解，从正面提出某学科中某一学术问题的一种论文。如本书第十二章例文中的《浅析领导者突出工作重点的方法与艺术》一文，从正面论述了突出重点的工作方法的意义、方法和原则，它表明了作者对突出工作重点方法的肯定和理解。2．论辩型论文。这是针对他人在某学科中某一学术问题的见解，凭借充分的论据，着重揭露其不足或错误之处，通过论辩形式来发表见解的一种论文。3．综述型论文。这是在归纳、总结前人或今人对某学科中某一学术问题已有研究成果的基础上，加以介绍或评论，从而发表自己见解的一种论文。4．综合型论文。这是一种将综述型和论辩型两种形式有机结合起来写成的一种论文。如《关于中国民族关系史上的几个问题》一文既介绍了研究民族关系史的现状，又提出了几个值得研究的问题。因此，它是一篇综合型的论文。 写作步骤：毕业论文是高等教育自学考试本科专业应考者完成本科阶段学业的最后一个环节，它是应考者的 总结 性独立作业，目的在于总结学习专业的成果，培养综合运用所学知识解决实际 问题 的能力。从文体而言，它也是对某一专业领域的现实问题或 理论 问题进行 科学 研究 探索的具有一定意义的论说文。完成毕业论文的撰写可以分两个步骤，即选择课题和研究课题。 首先是选择课题。选题是论文撰写成败的关键。因为，选题是毕业论文撰写的第一步，它实际上就是确定“写什么”的问题，亦即确定科学研究的方向。如果“写什么”不明确，“怎么写”就无从谈起。 教育部自学考试办公室有关对毕业论文选题的途径和要求是“为鼓励理论与工作实践结合，应考者可结合本单位或本人从事的工作提出论文题目，报主考学校审查同意后确立。也可由主考学校公布论文题目，由应考者选择。毕业论文的总体要求应与普通全日制高等学校相一致，做到通过论文写作和答辩考核，检验应考者综合运用专业知识的能力”。但不管考生是自己任意选择课题，还是在主考院校公布的指定课题中选择课题，都要坚持选择有科学价值和现实意义的、切实可行的课题。选好课题是毕业论文成功的一半。 第一、要坚持选择有科学价值和现实意义的课题。科学研究的目的是为了更好地认识世界、改造世界，以推动社会的不断进步和发展 。因此，毕业论文的选题，必须紧密结合社会主义物质文明和精神文明建设的需要，以促进科学事业发展和解决现实存在问题作为出发点和落脚点。选题要符合科学研究的正确方向，要具有新颖性，有创新、有理论价值和现实的指导意义或推动作用，一项毫无意义的研究，即使花很大的精力，表达再完善，也将没有丝毫价值。具体地说，考生可从以下三个方面来选题。首先，要从现实的弊端中选题，学习了专业知识，不能仅停留在书本上和理论上，还要下一番功夫，理论联系实际，用已掌握的专业知识，去寻找和解决工作实践中急待解决的问题。其次，要从寻找科学研究的空白处和边缘领域中选题，科学研究。还有许多没有被开垦的处女地，还有许多缺陷和空白，这些都需要填补。应考者应有独特的眼光和超前的意识去思索，去发现，去研究。最后，要从寻找前人研究的不足处和错误处选题，在前人已提出来的研究课题中，许多虽已有初步的研究成果，但随着社会的不断发展，还有待于丰富、完整和发展，这种补充性或纠正性的研究课题，也是有科学价值和现实指导意义的。 第二、要根据自己的能力选择切实可行的课题。毕业论文的写作是一种创造性劳动，不但要有考生个人的见解和主张，同时还需要具备一定的客观条件。由于考生个人的主观、客观条件都是各不相同的，因此在选题时，还应结合自己的特长、兴趣及所具备的客观条件来选题。具体地说，考生可从以下三个方面来综合考虑。首先，要有充足的资料来源。“巧妇难为无米之炊”，在缺少资料的情况下，是很难写出高质量的论文的。选择一个具有丰富资料来源的课题，对课题深入研究与开展很有帮助。其次，要有浓厚的研究兴趣，选择自己感兴趣的课题，可以激发自己研究的热情，调动自己的主动性和积极性，能够以专心、细心、恒心和耐心的积极心态去完成。最后，要能结合发挥自己的业务专长，每个考生无论能力水平高低，工作岗位如何，都有自己的业务专长，选择那些能结合自己工作、发挥自己业务专长的课题，对顺利完成课题的研究大有益处。 致 谢 这次论文的完成，不止是我自己的努力，同时也有老师的指导，同学的帮助，以及那些无私奉献的前辈，正所谓你知道的越多的时候你才发现你知道的越少，通过这次论文，我想我成长了很多，不只是磨练了我的知识厚度，也使我更加确定了我今后的目标：为今后的计算机事业奋斗。在此我要感谢我的指导老师——***老师，感谢您的指导，才让我有了今天这篇论文，您不仅是我的论文导师，也是我人生的导师，谢谢您！我还要感谢我的同学，四年的相处，虽然我未必记得住每分每秒，但是我记得每一个有你们的精彩瞬间，我相信通过大学的历练，我们都已经长大，变成一个有担当，有能力的新时代青年，感谢你们的陪伴，感谢有你们，这篇论文也有你们的功劳，我想毕业不是我们的相处的结束，它是我们更好相处的开头，祝福你们！我也要感谢父母，这是他们给我的，所有的一切；感谢母校，尽管您不以我为荣，但我一直会以我是一名农大人为荣。 通过这次毕业设计，我学习了很多新知识，也对很多以前的东西有了更深的记忆与理解。漫漫求学路，过程很快乐。我要感谢信息与管理科学学院的老师，我从他们那里学到了许多珍贵的知识和做人处事的道理，以及科学严谨的学术态度，令我受益良多。同时还要感谢学院给了我一个可以认真学习，天天向上的学习环境和机会。 即将结束*大学习生活，我感谢****大学提供了一次在**大接受教育的机会，感谢院校老师的无私教导。感谢各位老师审阅我的论文。 _1401726088.unknown _1401860369.unknown _1402039072.vsd _1402041135.vsd � � � � DFIG 双馈感应发电机 交 直 交 直 三绕组变压器 控制器 齿轮箱 _1402041452.vsd � � � � � � � R UR _1402059023.vsd _1402059180.vsd _1402059181.vsd _1402059088.vsd _1402057404.vsd AC� � � � � � � � � Q12 _1402041538.vsd _1402041323.vsd 热负荷 _1402041343.vsd D U + - I _1402041225.vsd � � � 永磁同步发电机 交 直 交 直 变压器 _1402039101.vsd _1402039309.vsd _1402041090.vsd � 齿轮箱 IG 感应发电机 软启动装置 变压器 电容器组 _1402039123.vsd _1402039082.vsd _1401901177.unknown _1401902546.unknown _1401902665.unknown _1401902745.unknown _1401911571.unknown _1401902736.unknown _1401902647.unknown _1401901281.vsd _1401902486.unknown _1401901201.unknown _1401860902.unknown _1401860936.unknown _1401888903.unknown _1401860913.unknown _1401860827.unknown _1401860855.unknown _1401860868.unknown _1401860839.unknown _1401860746.unknown _1401860783.unknown _1401860797.unknown _1401860777.unknown _1401860577.unknown _1401860712.unknown _1401726216.unknown _1401726523.unknown _1401726661.unknown _1401726825.unknown _1401860351.unknown _1401860361.unknown _1401726826.unknown _1401726843.unknown _1401726823.unknown _1401726824.unknown _1401726684.unknown _1401726822.unknown _1401726610.unknown _1401726636.unknown _1401726589.unknown _1401726403.unknown _1401726466.unknown _1401726496.unknown _1401726406.unknown _1401726269.unknown _1401726382.unknown _1401726223.unknown _1401726139.unknown _1401726179.unknown _1401726207.unknown _1401726162.unknown _1401726118.unknown _1401726131.unknown _1401726108.unknown _1401654143.unknown _1401725640.unknown _1401725780.unknown _1401725824.unknown _1401726042.unknown _1401725811.unknown _1401725657.unknown _1401725736.unknown _1401725648.unknown _1401725552.unknown _1401725613.unknown _1401725626.unknown _1401725597.unknown _1401725487.vsd _1401725529.unknown _1401654144.unknown _1234567934.unknown _1234567977.unknown _1234567986.unknown _1234568009.unknown _1401651985.unknown _1401654142.unknown _1401654141.unknown _1234568019.vsd � PI� PI� PI� ωCse� ωCse� PI� PI� ωLse� ωLse� PI� 锁相� SPWM 发生器� 功率环 电压环 电路环 UseABC θ U1A ＋ － ＋ － ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － ＋ _1234568021.vsd _1401651170.vsd _1234568020.unknown _1234568017.unknown _1234567988.unknown _1234568008.unknown _1234567987.unknown _1234567984.unknown _1234567985.unknown _1234567981.unknown _1234567951.unknown _1234567958.unknown _1234567964.unknown _1234567953.unknown _1234567943.unknown _1234567944.unknown _1234567937.unknown _1234567898.unknown _1234567903.unknown _1234567931.unknown _1234567933.unknown _1234567908.unknown _1234567901.unknown _1234567902.unknown _1234567900.unknown _1234567894.unknown _1234567896.unknown _1234567897.unknown _1234567895.unknown _1234567892.unknown _1234567893.unknown _1234567891.unknown