毕业设计微电网控制系统的研究报告.docx

毕业设计微电网控制系统的研究报告.docx

《毕业设计微电网控制系统的研究报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计微电网控制系统的研究报告.docx（46页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

毕业设计微电网控制系统的研究报告

五邑大学

WUYIUNIVERSITY

学士学位论文

论文题目:

微电网控制系统的研究

院系:

信息工程学院

专业:

电气工程及其自动化

学号:

AP0904606

学生:

丁梓健

指导教师:

黄辉

二零一三年五月

毕业设计任务书

院系

信息学院

专业

电气工程及其自动化

学号

AP0904606

丁梓健

1、毕业设计题目：

微电网控制系统的研究

2、毕业设计任务及技术要求：

1设计任务:

1）研究国外微电网技术的开展与应用；

2）研究主要微电网支撑的能源局部；

3）完成微电网太阳能发电局部和风力接入局部

2技术要求：

1）研究的资料要全面、充分，并能从中得出自己的观点；

2）太阳能和风能发电接入能正常工作；

3）太阳能充电电路能为12V蓄电池充电；

4）能分析出微电网支撑能源局部的工作原理，并重点分析太阳能局部

3、毕业设计应完成的工程容和指导性进度安排：

1）设计的思路的可行性设想；

2）设计元件确实定与申报；

3）电路原理图的设计和制作、调试；

4）论文资料的收集整理；

5）完成论文的初稿；

6）论文的修改；

7）论文评审；

8）毕业设计辩论。

4、主要参考文献资料：

[1]廖惜春，项华珍，徐秀平，模拟电子技术根底[M].华中科技大学.2008年1月版

[2]何立民，单片机应用系统设计[M].航天航空大学.2003年

[4]高潮，C++程序设计[M].冶金工业.2010年

[5]徐青山，分布式发电与微电网技术[M].人民邮电.2011年1月版

[6]国际电力网.微电网需立足分布式电源现状。

2012.9.15

power.in-en./html/power-12011201341544188.html

[7]WillsHL,SeottWG.DistributedPowergeneration[C].Planningandevaluation

NewYork:

CRC,2000.

[8]胡学浩.分布式发电（电源）技术及其并网问题[J].电工技术杂志.2004,10:

1-5.

[9]左文霞,澍森,等.微网技术及开展概况[J].中国电力.2008,42（7）:

26-28.

[10]梁有伟,胡志坚,等.分布式发电及其在电力系统中的应用研究综述[J].电网技术.

2003,27（12）:

71-75.

[11]国家电网.微电网技术.2011.01.09

.ec.sgcc../PowerOutter/newsdetail.jsp?

infoId=30276&contentTypeName=%B5%E7%C1%A6%BF%C6%C6%D5&contentTypeId=806&titleName=%CE%A2%B5%E7%CD%F8%BC%BC%CA%F5&id=3

院长〔主任〕签发：

指导教师签名：

时间：

年月日时间：

年月日

摘要

本文以微电网接入的能源局部为主要研究对象，首先介绍了微电网的一些根本概况，包括他产生的背景、定义和国外开展的状况。

接着对微电网能源支撑局部也就是分布式电源进展阐述。

最后，详细介绍了太阳能和风能发电的充电控制电路、继电器切换电路的设计过程。

包括控制器的硬件、软件设计思路。

设计结果说明：

在有太阳能或风能的情况下，控制器可以对蓄电池进展稳定充电，切换器能在程序的控制下快速、平安地切换，微电网在孤岛模式下可以稳定运行，并具有良好的运行特性。

关键词：

分布式电源；微电网；充电控制器；蓄电池

Abstract

ThepaperfocusesontheenergypartoftheMicro-grid.Firstly,itintroducessomebasicinformationofMicro-grid,whichincludesitsbirth,definitionandthedomesticandforeigndevelopmentstatus.ThenestotheelaborationofdifferentkindsofDG.Finally,itwillillustratehowthesolarchargingcontrollerandrelayswitchingcircuitweredesignedindetail.Thedesignresultshowsthatthecontrollercanchargestoragebatterysteadilyincaseofsunshineorwind,relayswitchingcircuitcanswitchthecircuitquicklyandsafely.Inaddition,thedesignalsodemonstratesthatMicro-gridcouldworkstablyandingoodperformance.

Keywordsdistributedgeneration;micro-grid;chargingcontroller;storagebattery

3.1引言8

第1章 绪论

分布式发电与大电网的结合在20世纪被国外许多专家学者认为是减少能耗、提高电力系统可靠性和灵活性的主要方式和主要出路。

诚然，分布式发电确实具有投资规模小、环保好和灵活性强等众多优点，但与此同时，分布式发电随着其开展也存在着诸多问题，例如，分布式电源单机接入本钱过高、控制相对困难等。

另外，分布式电源相对于整个大电网来说是一个不受其控制的不可控电源，因此，大电网不得不采取限制、隔离的方式来处理分布式电源，目的是为了减少对大电网的冲击。

而且美国电气和电子工程师协会（IEEE）1547标准规定当电力系统发生故障时，分布式电源必须马上退出运行。

这一标准在很大程度上限制了分布式电源的有效发挥，也从中间接地限制了新能源的开发利用，也很难到达环保节能的目的。

为解决此矛盾，为了能充分地利用分布式电源为电网和用户带来的效益和价值，一个自然的想法就是将地理上靠近、又都以分布式供电为主的电源及其负荷在一个比配电网还小的局部上形成自治系统，因此，在21世纪初，一些专家学者提出了一个更为崭新的概念——微型电网〔Micro-Grid〕被提出来了，也就是当今被广泛熟知的微电网，相应地把微电网中的分布式电源改称为微型电源〔MicroSource，MS〕，也简称微源。

开展和研究微电网无论是对整个电网或用户都是一个福音，显然，微网概念的提出主要是解决分布式电源带来的技术、市场和政策上的问题，是为了最大发挥分布式发电技术在经济、能源和环境中的优势。

微电网的意义在于它：

1）在微网，用户就近取电和取热，能从整体上提高能源的利用率；

2）微电源大局部使用的是清洁的可再生能源，而清洁能源的使用能实现CO2的低排放乃至零排放，从而显著地保护自然环境；

3）对间歇式能源的发电特征，通过合理的网源协调控制策略，可以保证对主电网不造成较大的冲击；

4）能解决偏远地区供电问题；

5）当主网发生某种扰动事故时，微电网能够无缝平滑地切换到独立运行〔或称孤网运行状态〕从主网脱离，而当主网扰动去除回复正常后，微电网又能重新与主网同步并入主网。

本文描述了介绍了国外一些兴旺国家微电网的定义、构造、研究现状与开展方向;阐述了我国微电网开展的特点与现状，对主要微电网支撑的能源局部进展了分析和研究，并设计出了太阳能和风能这两类微电源接入模块的硬件电路，结合区永源同学的控制电路实现了微电网在孤岛模式下的稳定运行。

第2章微电网概况

2.1微电网的定义

目前，在国际上，一个统一的对微网的定义尚未形成，各国对微网的定义不尽一样，这主要是因为世界各国或组织对微电网的研究的重点有所差异。

从1999年开场，著名美国电力可靠性技术解决方案协会〔CERTS〕首次对微电网在可靠性、经济性及其对环境的影响影响等方面进展了研究。

在21世纪初，CERTS从构造、控制等方面详尽地阐述了微电网的概念：

微电网是一种负责和微型电源共同组成的系统，它可以同时提热量和电能：

微电网部的电源主要由电力电子器件负责能量之间的转换，并提供必要的控制；微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并同时满足用户对电能质量和供电平安等要求。

欧盟微电网工程所提出的定义为：

微网是利用分布式能源、储能装置和可控负荷共同组成的低压网络；容量围从几百千瓦到几个兆瓦；能够与配电网并列运行，在上一级电网故障时可脱网自治运行，故障恢复后可重新并网。

在日本较为认可的对微电网的定义是由三菱公司所提出的：

微网是一种包含电源和热能设备以及负荷的小型可控系统，对外表现为整体单元并可以接入主网运行。

在我国，结合我国开展状况，我国对微电网的定义为：

微电网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置聚集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。

既可以与配电网运行〔并网运行〕，也可以与配电网断开独立运行〔孤岛运行〕。

2.2微电网的根本构造

随着负荷等各方面需求不同，微电网的具体构造也会有所差异,但其根本单元都应包括集控中心、分布式电源、智能化用户、储能设备和具有自愈〔故障重构〕能力的电网等，其多数微电源与电网的接口是基于电力电子技术，以保证微电网的灵活性和可靠性。

其构造如下列图2-1所示。

图2-l中的微电网是由两个并联的分布式电源DGI和DG2、电网、开关K以及负载组成，分布式电源〔DG〕一般包括天然气、太阳能、生物质能、氢能、风能、小水电等干净能源或可再生能源。

图中微电网工作情况为当微电网在并网运行时,微电网通过开关K与电网相连,连接点为公共藕合点,DGI和DG2只向重要负载提供局部能量（电网也提供一局部能量）。

这种运行模式减轻了电网的负担,并且提高了重要负载的抗干扰性，当电网故障或检修的情况时,开关K将跳开,电网被切离,系统中的DGI和DG2将负责调节负载电压,并按预先设定的功率分配的原那么向微电网中所有重要负载供电,此时微电网工作于独立运行模式〔即孤岛运行模式〕，在电网故障去除后,微电网要在开关K闭合之前重新取得与电网的同步,以平稳恢复到并网运行模式，继续为电网供电。

这种构造很方便地实现了微电源的“即插即拔〞的功能特点。

图2-1微电网构造图

2.3微电网的特点

由微电网的定义可知，微电网有如下几个特点：

1）独特性：

微电网是有微型电源及负荷构成的小型电力系统，与大电网的主要

区别在于灵活的可调度性。

2）多样性：

微型电源的组成多种多样，既有传统电源，又有可再生能源。

同时，微电网中也包含储能设备，作为系统稳定运行的必要条件；而负荷的类型也有很多，如敏感型、非敏感型，可控型、非可控型等。

3）可控性：

根据运行工况的不同，微电网可以选择不同的运行方式，完善的控制策略使得微电网的可靠性得到提高，平安性得到保障。

4）交互式：

作为具备独立发电设备的微电网可以在必要时对主网提供有力支撑；同时主网也可以向微电网供电。

5）独立性：

微电网在一定条件下可以独立运行，在一定根底上保障了本地的用电需求。

6）可持续性：

微电网采用的分布式电源大局部都是可再生能源或清洁能源能大大减少对环境的污染，保护自然环境，真正地实现了能源和环境的可持续开展。

由于微电网惯性很小或无惯性，在能量需求变化的瞬间分布式电源无法满足其需求，所以微电网需要依赖储能装置来到达能量平衡。

在现有的微电网构造中，储能装置是维持系统暂态稳定必不可少的设备。

具有单点接入，灵活的运行模式等