由于傳統(tǒng)能源的枯竭和因其產(chǎn)生的環(huán)境問題,使風(fēng)能和太陽能等新能源的普及率逐漸增加,新能源發(fā)電的并網(wǎng)規(guī)模也在逐漸增加。然而,新能源發(fā)電的間歇性和不穩(wěn)定性問題將會引起電網(wǎng)電壓的波動,造成電網(wǎng)不同程度的損耗。對于電壓波動,大電網(wǎng)具有一定的自我調(diào)整能力,而小型微電網(wǎng)的調(diào)整能力就相對較差。針對這種情況,香港大學(xué)的Shu Yuen(Ron)Hui團(tuán)隊(duì)首先提出了電力彈簧(electric spring,ES)這一新型電力電子裝置,ES可以有效地抑制分布式發(fā)電功率變化引起的電壓波動。首先,本文介紹了本課題的研究背景意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,通過對電力彈簧的定義和電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析,研究了電力彈簧在新能源直接供電和并網(wǎng)供電下的工作原理:當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生波動時(shí),將電壓波動傳遞到非關(guān)鍵負(fù)載上以穩(wěn)定關(guān)鍵負(fù)載電壓,為關(guān)鍵性負(fù)載的正常運(yùn)行提供良好的環(huán)境。其次,根據(jù)ES電路拓?fù)鋱D,搭建了數(shù)學(xué)模型。在基于PI控制的電力彈簧基礎(chǔ)上,結(jié)合優(yōu)化后的免疫遺傳算法,以此尋到適合控制系統(tǒng)的最優(yōu)PI參數(shù),從而提高電力彈簧的電壓調(diào)節(jié)能力和本身的穩(wěn)定性。接著對影響ES關(guān)鍵性負(fù)載穩(wěn)壓的因素進(jìn)行研究,根據(jù)推導(dǎo)出的數(shù)學(xué)模型公式,分析了非關(guān)鍵負(fù)載電阻、電力彈簧中LC濾波器的電感和電容、傳輸線路的阻抗以及電網(wǎng)傳輸?shù)碾娋W(wǎng)頻率的參數(shù)變化時(shí),都可以影響關(guān)鍵負(fù)載電壓的穩(wěn)定性。然后對ES在微電網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究。最后,利用Matlab/Simulink仿真測試平臺,對上面提出的電力彈簧穩(wěn)壓控制方法和影響關(guān)鍵負(fù)載電壓的參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。測試結(jié)果證明了該方法可以高效地調(diào)節(jié)電壓,以及當(dāng)參數(shù)變化時(shí)ES可以抑制的電壓波動范圍。接著利用電力系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)電磁暫態(tài)功能模塊,驗(yàn)證了在風(fēng)速變化下,電力彈簧可以降低由風(fēng)速波動引起的電壓波動。
【學(xué)位單位】：安徽工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM714.2
【部分圖文】：

??圖１－１?ＴＣＲ補(bǔ)償器原理??然而，當(dāng)靜止無功補(bǔ)償器運(yùn)行時(shí)，其損耗嚴(yán)重，有許多高次諧波，其體積大，??成本尚。??（ｄ）靜止同步補(bǔ)償器??該裝置主要由以下幾部分構(gòu)成：主電路，控制系統(tǒng)，保護(hù)系統(tǒng)，監(jiān)測系統(tǒng)和??冷卻系統(tǒng)。其基本原理圖如圖（１－２）所示。ＳＴＡＴＣＯＭ是一種基于全控制電力電??子設(shè)備的智能無功補(bǔ)償控制裝備，它的電容器（電壓型）或電感器（電流型）通常連??接在逆變器的兩個(gè)ＤＣ端子之間。因?yàn)槟孀兤魇怯扇仉娏﹄娮悠骷刂�，不僅??可以實(shí)現(xiàn)滯后無功電流的控制，還可以實(shí)現(xiàn)對無功電流的控制。此外，它具有快??速控制，高精度調(diào)節(jié)，低輸出諧波，以及比較容易應(yīng)用于許多智能控制策略等優(yōu)??勢。這種類型的無功功率補(bǔ)償裝置相當(dāng)于靜態(tài)同步發(fā)電機(jī)，其與系統(tǒng)并聯(lián)連接以??便更容易地控制輸出電容或感性

補(bǔ)償器運(yùn)行時(shí)，其損耗嚴(yán)重，有許多高次器??幾部分構(gòu)成：主電路，控制系統(tǒng)，保護(hù)圖如圖（１－２）所示。ＳＴＡＴＣＯＭ是一種控制裝備，它的電容器（電壓型）或電感端子之間。因?yàn)槟孀兤魇怯扇仉娏﹄姷目刂�，還可以實(shí)現(xiàn)對無功電流的控制。低輸出諧波，以及比較容易應(yīng)用于許多率補(bǔ)償裝置相當(dāng)于靜態(tài)同步發(fā)電機(jī)，其容或感性，并且控制的輸出電流與系統(tǒng)?電壓母線??

機(jī)械彈簧可用于：（１）提供機(jī)械之撐；（２）儲存機(jī)械能；（３）潮濕的機(jī)械震??蕩，它是一種彈性裝置＝機(jī)械彈簧的工作狀態(tài)可分為正常狀態(tài)、壓縮狀態(tài)與拉伸??狀態(tài)。如圖２－１所示。當(dāng)機(jī)械彈簧被壓縮、拉伸時(shí)，它施加的力和其位移的變化??成比例。當(dāng)彈簧的長度偏離其自然長度時(shí)，勢能存儲在機(jī)械彈簧中。羅伯特胡克??于１６７８年描述了機(jī)械彈簧的原理。胡克定律指出，理想機(jī)械彈簧的力量是：??Ｆ?＝?—?ｋｘ?（２－１?）??式中，Ｆ是力矢量，ｋ是彈簧常數(shù)，ｘ是位移矢量。存儲在機(jī)械彈簧中的勢??能如下：??ＰＥ＝?＾ｋｘ２?（２－２）??Ｘ??＾???????，?：一一一??．４．．．??中?二＞?－一拉??間?二＆二壓?＇二－－二＞?伸??－■－?位?縮?Ｃ．二?狀??：爸參態(tài)．參??一＿?＜?＿１—??（ａ）中間位置?（ｂ）機(jī)械推力（向上力）?（ｃ）機(jī)械拉力（向下力）??圖２－１機(jī)械彈簧工作狀態(tài)??機(jī)械彈簧己廣泛應(yīng)用于許多日常應(yīng)用中，例如用于床墊的彈簧支撐，是高度??可靠的機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)。??８??
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本文編號：2846384