本文關(guān)鍵詞：雙能源不間斷電源功率變換及控制

  更多相關(guān)文章： 雙能源UPS 可靠性 天然氣 模式切換控制

【摘要】：不間斷電源(UPS)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心、交通樞紐、精密制造等重要場所。在傳統(tǒng)UPS中,柴油機(jī)通常被引入作為長時(shí)間后備,然而柴油發(fā)電機(jī)的燃料需要存放在儲油罐內(nèi),內(nèi)部的油料也要定期更換,從而增加了系統(tǒng)的維護(hù)成本。此外,柴油機(jī)存在污染嚴(yán)重的問題。 在雙能源UPS中,天然氣發(fā)電機(jī)取代了傳統(tǒng)的柴油機(jī),和電網(wǎng)構(gòu)成雙能源的輸入。由于電網(wǎng)和天然氣管道為相互獨(dú)立的公共基礎(chǔ)設(shè)施,雙能源的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了冗余供能,提高了UPS供電可靠性。本文開展了雙能源UPS功率變換和控制的研究。 本文第一章介紹了UPS的發(fā)展,回顧了前人引入新能源、燃料電池等設(shè)備提高供電可靠性的情況。隨后介紹了天然氣發(fā)電的前景和研究現(xiàn)狀。最后給出了雙能源UPS的架構(gòu)并分析了該系統(tǒng)的特點(diǎn)。 天然氣發(fā)電機(jī)通過AC/DC整流器接入到雙能源UPS,因此功率變換單元的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。本文第二章主要介紹了功率變換器和能量管理的設(shè)計(jì)。首先通過實(shí)驗(yàn)分析了50kW天然氣發(fā)電機(jī)的特性。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合雙能源UPS的應(yīng)用需求設(shè)計(jì)了發(fā)電機(jī)接入的AC/DC整流器。以效率為目標(biāo)選擇了變換器的開關(guān)頻率和功率器件,并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的主電路參數(shù)、控制方案和保護(hù)方案。此外,針對天然氣發(fā)電機(jī)冷啟動延遲的問題,設(shè)計(jì)了天然氣發(fā)電機(jī)和超級電容配合的能量管理方案。超級電容在機(jī)組冷啟動期間提供負(fù)載功率,實(shí)現(xiàn)了不間斷供電,同時(shí)保證發(fā)電機(jī)在空載狀態(tài)下啟動。 UPS應(yīng)該保證負(fù)載的連續(xù)供電。因此,在電網(wǎng)掉電的情況下,能源之間的切換是實(shí)現(xiàn)雙能源冗余供電的前提。本文第三章主要探討了雙能源之間的切換控制。首先分析了雙能源UPS的運(yùn)行模式和模式之間的切換條件。隨后結(jié)合超級電容輔助發(fā)電機(jī)冷啟動的能量管理方案,設(shè)計(jì)了電網(wǎng)供電模式和天然氣供電模式之間的無縫切換控制策略。能源切換控制策略針對了電網(wǎng)掉電和電網(wǎng)恢復(fù)兩種不同情況,并保證切換過程中負(fù)載的不間斷供電。 在一套10kW的雙能源UPS實(shí)驗(yàn)裝置平臺上進(jìn)行了相關(guān)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。
【關(guān)鍵詞】：雙能源UPS 可靠性 天然氣 模式切換控制
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN86
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 不間斷電源(UPS)的發(fā)展12-15
• 1.2 天然氣發(fā)電及其應(yīng)用15-21
• 1.2.1 天然氣發(fā)電背景和意義15-17
• 1.2.2 天然氣發(fā)電的研究現(xiàn)狀17-21
• 1.3 雙能源UPS系統(tǒng)21-22
• 1.3.1 雙能源UPS系統(tǒng)架構(gòu)21-22
• 1.3.2 雙能源UPS系統(tǒng)的特點(diǎn)22
• 1.4 本文的主要工作22-24
• 第2章 天然氣發(fā)電單元的設(shè)計(jì)和能量管理24-58
• 2.1 天然氣發(fā)電機(jī)的特性24-33
• 2.1.1 發(fā)電機(jī)的啟動25-26
• 2.1.2 發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)特性26-28
• 2.1.3 發(fā)電機(jī)的動態(tài)特性28-31
• 2.1.4 發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)特性31-33
• 2.2 功率變換單元的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證33-48
• 2.2.1 功率變換單元設(shè)計(jì)需求33-34
• 2.2.2 功率變換器設(shè)計(jì)34-43
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果43-48
• 2.3 雙能源UPS的能量管理48-57
• 2.3.1 能量管理需求48-49
• 2.3.2 能量管理設(shè)計(jì)49-52
• 2.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果52-57
• 2.4 本章小結(jié)57-58
• 第3章 雙能源UPS的控制58-78
• 3.1 雙能源UPS的運(yùn)行介紹58-59
• 3.1.1 雙能源UPS的供電模式58-59
• 3.1.2 雙能源UPS的模式切換59
• 3.2 能源的無縫切換控制59-71
• 3.2.1 電網(wǎng)供電到天然氣供電60-66
• 3.2.2 天然氣供電到電網(wǎng)供電66-69
• 3.2.3 整體切換控制方案69-71
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果71-77
• 3.3.1 電網(wǎng)到天然氣供電中超級電容釋放的能量71-72
• 3.3.2 電網(wǎng)供電到天然氣供電(電網(wǎng)掉電)72-75
• 3.3.3 天然氣供電到電網(wǎng)供電(電網(wǎng)恢復(fù))75-77
• 3.4 本章小結(jié)77-78
• 第4章 總結(jié)與展望78-80
• 4.1 本文的工作總結(jié)78
• 4.2 未來工作的展望78-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 附錄A 發(fā)電機(jī)特性測試結(jié)果84-85
• 附錄B T型三電平變換器損耗模型85-88
• 附錄C 三電平AC/DC變換器建模88-91
• 附錄D 裝置照片91-94
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文94-96
• 致謝96

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙國波;劉天琪;李興源;;分布式發(fā)電作為備用電源的優(yōu)化配置[J];電力系統(tǒng)自動化;2009年01期

2 楊佩佩;艾欣;崔明勇;雷之力;;基于粒子群優(yōu)化算法的含多種供能系統(tǒng)的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析[J];電網(wǎng)技術(shù);2009年20期

3 董超群;梁政;田家林;馬科篤;黃碩;盧海玲;;天然氣壓縮機(jī)組用燃?xì)獍l(fā)動機(jī)故障診斷技術(shù)分析[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2014年11期

4 管新娟;朱忠亭;李東嶺;;發(fā)電機(jī)正向低功率及逆功率保護(hù)配置及整定[J];電力系統(tǒng)保護(hù)與控制;2011年04期

5 孫志高;郭開華;;天然氣型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)應(yīng)用分析[J];建筑熱能通風(fēng)空調(diào);2006年02期

6 劉福水;趙術(shù)偉;王道靜;姜一通;;自由活塞式內(nèi)燃發(fā)電機(jī)啟動過程分析[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2013年07期

7 武玉增;張勁楓;趙楠;;船用柴油機(jī)推進(jìn)裝置盤車扭矩的一種計(jì)算方法[J];上海造船;2007年04期

8 華賁;;天然氣在中國向低碳能源過渡時(shí)期的關(guān)鍵作用[J];天然氣工業(yè);2011年12期

9 郭力;富曉鵬;李霞林;王成山;;獨(dú)立交流微網(wǎng)中電池儲能與柴油發(fā)電機(jī)的協(xié)調(diào)控制[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2012年25期

10 張瑞明;吳紅霞;;柴油發(fā)電機(jī)與UPS配合 完善機(jī)房供配電系統(tǒng)[J];有線電視技術(shù);2009年02期

，

本文編號：913110