电路中的微电网技术与应用

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电力电子技术在微电网中的应用

电力电子技术在微电网中的应用随着可再生能源的发展和能源系统的改造，微电网作为一种新型的分布式能源系统，越来越受到人们的关注。

电力电子技术作为微电网的核心技术之一，在微电网中扮演着重要的角色。

本文将介绍电力电子技术在微电网中的应用。

一、微电网概述微电网是指由多个分布式能源系统、能量贮存设备和用户负荷组成的小型电力系统。

与传统的中央化电网相比，微电网具有分布式、灵活性、可控性和可靠性等优势。

微电网能够充分利用分布在各个区域的可再生能源，满足分布式能源系统的供电需求，也可实现与传统电网的互联互通。

二、电力电子技术在微电网中的应用1.能量转换电力电子技术在微电网中主要用于能量转换过程中。

通过电力电子装置对电能进行调节和转换，实现不同能源之间的互联互通。

例如，当光伏发电系统产生的直流电能需要被微电网系统消耗时，可以通过直流/直流变换器将其转换为微电网所需的交流电能。

2.电力质量控制微电网中各种分布式能源系统和负荷对电力质量的要求不同，而电力电子技术能够对电能进行精确调节和控制，以满足微电网系统对电力质量的要求。

例如，通过采用电力电子装置对电压和频率进行调节，可以控制微电网输出的电能波形，以确保电网的电压稳定和电流谐波的控制。

3.电力保护与安全控制微电网作为分布式能源系统，其电力保护与安全控制显得尤为重要。

电力电子技术可以实现微电网的动态保护与安全控制。

通过利用电力电子器件对微电网内部的电路和设备进行监测和调控，并配合智能控制算法，能够实时判断和响应微电网的状态变化，确保微电网的安全运行。

4.电能存储与管理微电网中的电能存储和管理是实现微电网与传统电网互联互通和平稳运行的关键。

电力电子技术在电能存储和管理中起到重要作用，可以通过电力电子装置对电能进行储存和输送。

例如，通过电力电子技术将微电网所产生的过剩电能储存于能量贮存设备中，以备微电网系统需要时进行调用。

三、电力电子技术在微电网中的未来发展随着能源转型的推进和电力电子技术的不断发展，电力电子技术在微电网中的应用将进一步扩展。

新能源发电技术在电力系统中的应用

新能源发电技术在电力系统中的应用摘要：新能源发电技术的应用有利于提高电网可靠性、拓宽电网覆盖范围。

为了提高电力系统中新能源发电技术的应用效率，技术人员可从地热发电技术、生物质发电技术、光伏发电技术、风力发电技术等方面探究促进新能源发电技术的良性发展。

关键词：新能源；发电技术；电力系统；应用当前，电力系统广泛应用了新能源发电技术，其与传统发电技术对比除了可以提高供电可靠性与稳定性之外还可以有效降低化石能源消耗，减少对生态环境的破坏，对电力企业的发展起到促进作用。

因此，技术人员可以就电力系统中应用新能源发电技术进行研究，助力电力企业可持续发展。

1新能源发电技术的应用意义1.1提高电网可靠性从新能源有效构成的微电网进行分析可以明确，其对强化电网可靠性起到促进作用，还有利于持续改善电能质量。

当前，我国已经进入到数字化时代，各行各业总用电量逐步扩大，为了促进我国社会的稳定发展，电网很有必要为社会各领域提供可靠的电力资源[1]。

然而，当前时期电网在用电高峰时其脆弱性比较突出，且用电量不断扩大，无法保证高峰期时的用电质量，而应用新能源发电技术可以解决上述问题，有效节约成本，还可以确保电能的可靠性与优质性，规避超负荷停电导致的经济损失，促进社会经济可持续发展。

1.2拓宽电网覆盖范围应用新能源发电技术之前，我国发电主要依赖天然气、煤炭与石油资源，这就意味着电网覆盖面积容易受到地理环境的影响，部分落后山区可能无法通电，不利于当地经济的发展[2]。

应用新能源发电技术之后可以结合当地的自然条件，合理利用太阳能、风能、水能，打造优良的微电网系统，确保各地区正常供电，显著拓宽了电网覆盖范围，发挥新能源发电技术的应用可以促进当地经济的发展。

2新能源发电技术在电力系统中的应用策略2.1地热发电技术地热发电技术主要发挥现代化设备与技术的作用，让地球内部的地热能向电能转变，让电力行业因能源紧缺或环境污染的问题得以解决。

当前，地热资源比较常见的有地热水与干蒸汽，涉及到的发电技术较多，主要有几种：第一，凝气发电技术，该技术主要应用在干蒸汽地热田，发电的过程中需要在蒸汽净化器中引入地热蒸汽，之后进行过滤，去除杂质之后可将纯净蒸汽往汽轮发电机输送，让不凝结的气体在凝汽器中凝聚，发挥抽气器的作用将凝汽器中的空气有效地排除，确保凝汽器进入真空状态[3]。

微电网设计方案

微电网设计方案微电网设计方案为了满足现代社会对能源的需求，提高能源利用效率，减少能源消耗对环境的污染，微电网的概念应运而生。

微电网是一种基于分布式发电技术和能源存储技术的电力系统，具备自主运行和互联互通能力，可以实现资源共享和供需平衡。

本文设计的微电网方案以一个小型社区为例，该社区由多个住户组成，有着不同的能源需求。

方案的目标是构建一个稳定、高效、环保的能源供应系统，以满足社区的能源需求。

首先，微电网的核心是分布式发电技术。

在该方案中，将引入太阳能光伏发电和风能发电作为主要的分布式发电设备。

在社区的屋顶上安装太阳能光伏板和风力发电机，利用太阳能和风能直接转化为电能。

同时，为了稳定供电，在每个住户的屋顶上配备储能装置，用于存储日间闲置的电能，以供夜间使用。

其次，为了提高能源利用效率，设计了能源管理系统。

该系统对微电网中的能量流进行实时监测和控制，优化能源供应和需求之间的匹配。

系统可以根据住户的用电情况，智能地调节发电设备的运行状态，以最大限度地利用可再生能源并减少能量的浪费。

此外，系统还可以通过预测住户的能源需求，合理调整发电设备的输出功率，以确保能源的稳定供应。

另外，为了实现微电网内部的能源资源共享，设计了能源交易平台。

该平台利用区块链技术进行能源交易的结算和管理，住户可以根据自己的能源需求和产能情况，在平台上进行能源交易。

平台通过智能合约来确保交易的安全和可靠性，同时还可以实现能源价格的合理调节，促进住户之间的资源共享和利益平衡。

最后，为了保证微电网的稳定运行和供电安全，设计了多重保障措施。

为每个住户提供备用电源，以应对紧急情况下的供电中断。

此外，为了保障住户的安全，还设计了智能断路器和检测设备，当发生故障时，能够及时断开电路并报警，以避免电力事故的发生。

综上所述，设计的微电网方案是一种可行的解决方案，能满足小型社区的能源需求，并提供高效、稳定、环保的能源供应服务。

该方案不仅可以实现能源的自主运行和互联互通，还能够通过资源共享和合理调节能源价格，最大限度地提高能源利用效率和经济效益。

新能源电网中微电源并网控制方法探究

新能源电网中微电源并网控制方法探究摘要：近年来，随着国民经济的高速发展，电能需求量呈现逐年稳步增加的发展态势，传统能源难以满足实际需求。

在这一背景下，基于分布式发电方式的微电网应运而生，正在逐渐取代火力发电、水力发电等方式，这对发展低碳经济、优化能源结构体系有着重要的现实意义。

然而，微电网有着并网时易产生较大瞬时电流、电压与频率等参数控制难度高、微电源出力波动的特性，如果未加控制，将会对微电网自身性能与所并入大电网性能造成明显影响，存在安全隐患。

关键词：新能源电网；微电源；并网；控制方法一、微型电源的类型1.1往复式发动机。

由储能装置、微型电源构成了微型电源，微型电源分布区域为:电力负荷周围，能够兼容具有节能功能的发电装置，包括风能、太阳能电池、燃气轮机等。

以化石能源为载体的微电源涵盖以下发电装置:往复式发动机、微型燃气轮机、燃料电池。

其中，往复式发动机采用的燃料为:汽油，该设备具有一系列优势，例如:运行速率高、具有较高的安全性能、低廉的制造成本，被广泛用于企业生产中。

内燃机在启动过程中，即使电力系统出现故障时，内燃机能够自动发挥应急用电功能。

但是该设备也存在很多劣势，例如:噪音污染严重，后期维护难度高等。

如今，人们常常将该设备运用于汽车发动机中，将燃料设置为天然气，减少了噪音污染。

1.2微型燃气轮机。

微型燃气轮机是一种迷你型的燃气轮机，其燃料包括:methane、天然气、汽油等，整个循环系统被设置成回热式，构成部分包括:回热器、透平、发电机、压气机等，当高压空气从压气机中流出后，将进入回热器设备中准备预热工作，直到燃料室启动后，燃料才开始燃烧。

一般情况下，该设备在运行过程中，高频交流电需要一个转化为高压直流电流程，随后才变成工频交流电汇。

不同于柴油机发电机组，微型燃气轮机设备性能更佳，主要体现在以下几个方面:结构十分简单、设备重量轻、涵盖的运动零件少，在运行过程中不会消耗太多的燃料，能够使用较长的时间。

风光储互补微电网系统的设计及应用

风光储互补微电网系统的设计及应用作者：***来源：《科技资讯》2023年第16期关键词：风力发电储能系统监控线路模拟光伏发电中图分类号： TM92 文献标识码： A 文章编号： 1672-3791（2023）16-0094-04随着新能源发电规模的逐步扩大，许多电网的系统也变得更加完善，其中的监控系统则是对相关参数进行检测[1]。

分布式发电机储能技术在发展中也降低了系统开发的成本，微电网已经成为了电网发展的未来趋势。

因为微电网具有较强的灵活性、安全性，吸引了很多的用戶参与进来，无论是在学术界还是社会上都得到了广泛关注，朝着大众化趋势发展。

1 微电网系统的总体架构目前，在实验室中已经具有3 kW 的单向光伏系统（10 套）、10 kW 三相光伏系统（2 套）、2 kW 室外水平轴风力系统（2 套）、2 kW 室外垂直风力系统（2 套）、5 kW的双馈异步风力发电系统及永磁同步风力发电系统。

本文以某技术职业学校作为平台，所以需要与校园交流母线进行连接，满足系统自身需求后，对大电网进行电流的输送，另一端需要与模拟的架空线路进行连接架空航线进行连接，从而让学生在实验室中能够完成相应的试验。

母线两端与装置的开关连接，借助Modbus 协议产生通信，为系统的正常运行打下良好的基础。

2 微电网中的子系统2.1 光伏系统光伏系统包括光伏电池组件、变流设备、并网发电系统柜等，可实现功能的多元化，同时进行发电、控制、监控、保护等。

在设计中，光伏板被分为固定式光伏板和双轴跟踪式光伏板，如图1、图2 所示。

其中的总功率可达到52 kW，在串联的过程中，形成了光伏阵列，随后将其进行逆变，接入交流母线，便于对光伏板的控制[2]，子系统当中的光伏组件必须要逆变，在逆变之后才能并入交流母线当中。

2.2 风力发电系统该系统能够对风机的电压、逆变器输出电压、电流等数据进行收集，让设备的运行更加安全[3]，风力控制器则是通过ARM 内核芯片进行数据采集和储存。

分布式发电与微电网技术汇总

分布式发电与微电网技术姓名:学号:1. 对分布式发电技术和微电网的概括分布式发电技术指某些与用户侧安装相靠近的中小型发电装置，该技术可直接接入配电网络，与公共电网共同供给电能，亦可以独立于公共电网，直接供给电能。

现阶段分布式发电技术比较常用的有：生物质能发电系统、风力发电系统、太阳能光伏电池发电系统、燃料电池发电系统、以微燃机、内燃机及燃气轮机等为核心的发电系统。

此外，储能技术也在分布式发电中得到应用，且超导储能、高密度电容储能、飞轮储能技术的发展速度也相当的快。

分布式发电的优越性主要包括：节能性、环保性、可靠性、灵活性、能源多样化、效率高等，且电力市场化也推动了分布式发电技术的广泛应用。

分布式发电技术主要被应用于：住宅小区、企事业单位（学校、疗养院、医院等）等。

微电网（Micro-Grid ）也译为微网，是一种新型网络结构，是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。

微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。

微电网是相对传统大电网的一个概念，是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网。

开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，是传统电网向智能电网过渡。

2. 光伏系统最大功率跟踪控制的仿真研究2.1 光伏电池建模与仿真分析光伏电池是利用光生伏特效应（Photovoltaic Effect，简称光伏效应）将光能转变为电能的器件，光伏效应就是当光伏电池受到外界光照时，其内部的电荷发生运动而产生电流和电动势的一种效应。

通过光伏电池组件将外界太阳辐射的能量转换成电能的系统称为光伏发电系统。

目前，光伏发电工程上广泛采用的光电转换器件主要是硅光伏电池，已开始大规模产业化生产。

2.1.1 光伏电池特性硅太阳能电池的特性可用一个等效电路来描述：图 1 太阳能电池等效电路根据图 1 中电压与电流的参考方向，得出普遍使用的太阳能电池通用模型： I n p I ph n p I rs exp q V IR s 由于实际当中，太阳能并联电阻 R sh 的实际值很大， R s 的实际值很小，故有：式中：I,V ———太阳能电池的输出电流、电压（单位： A ，V ）； n s ,n p ———为光伏阵列串列和并联的电池个数；I ph ———为太阳能电池光生电流，单位为（A ）；I sc ———为短路电流，单位为（A ）； q ———为电子电量（ 1.6× 10 19 C ）； k ———为波尔兹曼常数（1.38× 10 23 J/K ）； A ——— k为无纲量任意曲线的拟合常数，取值在 1~5之间； T ———为太阳能电池绝对温度（单位： K ）；T r ———为太阳能电池参考温度（单位： K ）；I rs ———为太阳能电池阵列反向饱和电流（单位： A ）；I rr ———为二极管反向饱和电流（单位： A ）； E G ———为硅的禁带宽度； k 1———为短路电流温度系数；S ———为光照强度（单位： W/m 2 ）2.1.2 光伏电池的工程用数学模型的建立由于现有硅太阳能电池工程数学模型精度不高，方法不够简化，容易出错的缺点，基于硅太阳能电池的理论数学模型，本文提出一种改进的硅太阳能电池非线性工程简化数学模型。

微电网在智能电网中的作用

微电网在智能电网中的作用摘要微电网是局部的电力系统，因此可能会或可能不会连接到配电系统，通常它由局部操作掌握。

微电网的关注度正逐步提升，它很可能将致使微电网连接数分布网络增加。

目前，还不能很好的将微电网并入配电系统-它们在稳定构方面有着成潜在威逼。

然而，微电网重点是简单的掌握，用以管理其特定的挑战，这样能解决很多的问题，也是实现智能电网需要克服的。

这本文研讨了一些涉及的问题微型电网连接的分销网络，并说明微电网如何在智能电网的进展中发挥了关键作用。

切负荷，微电网，可再生能源，智能电网，稳定性，存储。

关键词:1 .介绍对“微电网”的定义有很多，但在这些定义中，我们感爱好的是一个小的自足电力系统中，能给消费者供应电压，在发电机和负荷组合在一起单一的地理位置，其中一些可再生能源发电，这些资源在当地的掌握权施加在地方一级。

首先是它是可再生的一代，这是特别重要的，由于越来越大的气候变化压力让人特别担忧；其次，它使掌握更具挑战性，尽管微电网获得普及，但是它们解决一些关键问题的潜力，在智能电网的进展问题始终没有充分发挥出来。

由于其有着各种好处，微电网这在吸引人们的关注叶⑷，这包括：•提高牢靠性，微电网可以供应连续的或备份的电源，例如制造和安装；•在敏感应用程序方面有着更高的功率的平安性，如政府和军方；•本地能拥有掌握权和全部权，从而可以使当地运营商打算的电能质量水平；•假如严格掌握资源，那么可再生能源所占的份额较高；• 假如可再生能源占一个足够的份额，而不是只是一个象征性的，那这很有利于改善环境；•降低了往偏远地区的运输成本；・余热采用，在应用中可以结合实际实行热电联产；目前，世界各地的很多微电网试验性质的，被用来调查问题，如可再生能源发电的普及率高，稳定性好，孤立性好和爱护性好。

然而，也有很多由于其特定的位置或应用程序被应用于商业上，是可行的实际微网。

其中一个例子是电力系统安装在一个孤立的葡萄牙岛弗洛雷斯⑸。

电力电子技术在电网中的应用

电力电子技术在电网中的应用随着电网建设的不断完善和电气化进程的加速推进，电力电子技术在电网中的应用越来越广泛。

其应用领域包括能源转换、电力控制、电力传输、电力质量等多个方面，为电网建设和运行提供了崭新的可能性。

一、电力电子技术的发展历程电力电子技术起源于20世纪60年代，当时人们开始利用晶体管和场效应晶体管等半导体器件进行电力控制。

70年代时出现了集成电路，电力电子技术取得了长足的发展。

80年代开始，人们开始研究高频开关电源和成熟的散热技术，电力电子技术发展得更加迅速。

90年代，功率半导体器件技术得到了进一步提升，研究者开始致力于将应用领域扩展至电网。

21世纪以来，高压直流输电、储能技术、微电网、智能电网等领域中更多的电力电子技术得到了广泛的应用。

二、电力电子技术在电网中的应用1. 高压直流输电技术高压直流输电技术作为电力电子技术在电网中的重要应用之一，已成为当前最先进、最有效的输电方式之一。

高压直流输电利用半导体器件配合控制电路，实现对大功率电能的调节和传输，大大提高了电力传输的效率和稳定性。

高压直流输电技术应用于长距离输电和海底电缆传输时，其优良的性能表现尤为突出。

2. 功率因数修正与无功补偿技术功率因数修正与无功补偿技术是电力电子技术在电网控制领域的主要应用之一。

利用半导体器件的可控性，实现电容电感等元件在电网中的无功调节和电路分合，增强了电力品质，提高了电网的稳定性和可靠性。

3. 高压马达控制技术高压马达控制技术是电力电子技术在电动机系统中的应用。

通过控制器实现对电压、电流、频率等参数的调节，使电动机在高效运行的同时，也保证了电网的稳定性和安全性。

4. 光伏电站与风力发电技术在光伏电站与风力发电等新型能源中，电力电子技术被广泛应用，既保证了光伏电池片和风力发电机的高效稳定运行，又实现了将发电与电网互联的关键性作用，提高了能源利用效率。

5. 电能质量控制技术电能质量控制技术利用电网动态反馈控制方法，实现对电力波形的精确调整与控制。

微电网系统

微电网系统目录1.微电网系统概述1.1 微电网系统微电网系统是一种新型网络结构，是由分布式电源、负载、储能系统和控制装置构成的系统单元。

微电网系统是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。

微电网系统是相对传统大电网系统的一个概念，是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过开关连接至常规大电网。

微电网系统中的核心装备即分布式电源以及储能系统，包括光伏并网逆变器、风力并网逆变器、柴油机、PCS以及BMS等。

1.1.1 光伏并网逆变器①光伏并网逆变器的发展概况光伏并网逆变器的发展源来已久，如今已经发展的十分成熟，其作用在于将PV组件产生的直流电转换为与电网同频同相的交流电，在传统的光伏发电系统有着广泛的应用。

近年来，随着微电网系统的快速发展，并网逆变器又被赋予了一种新的定义：分布式光伏电源。

它可以作为微电网系统的主电源，成为整个微网系统最核心的技术之一，又由于其电源性质的特殊性（电流源），它又可作为微网系统的补充电源。

②光伏并网逆变器的类型划分并网逆变器的拓扑结构纷繁复杂，一般分为半桥、全桥、两电平、多电平，以及单级式、双级式等类型，按照控制方式亦可分为SPWM控制型、SVPWM 控制型、CSPWM控制型等，按照电气隔离类型又可分为隔离型与非隔离型。

③三相光伏并网逆变器运行原理介绍图1三相并网逆变器控制框图图1所示为单级式非隔离三相并网逆变器的主电路拓扑及控制算法，本文所搭建的三相三电平并网逆变器的主电路及控制拓扑结构图如图1所示，由MPPT算法计算出最大功率点时的PV电压，然后控制系统使PV组件的电压维持在该电压处以保证系统能够输出最大功率（电压外环）。

并网电流经过dq 坐标变换后转变为Id与Iq分量，图1中Iq*即为有功功率轴的电流给定值，Id*即为无功功率轴的电流给定值，改变Iq*与Id*的值即可改变逆变器的输出有功功率与无功功率，而Iq*由电压外环产生，Id*由人为给定。

微电网论文

微电网保护
微电网保护技术的特点：首先，微电网短路故障电流小，基于电力电子设备的微电网短路电流被限制在2倍额定电流以内，传统的过电流保护不再适用于微电网，必须寻求新的保护和控制原理。其次，微电网有并网运行和孤网运行两种模式，微电网如何辨识公共电网的各种故障，并做出正确的响应确定微电网是否需要孤网运行一大难题。所以，必需研究新方法，新理论保障微电网的安全，稳定运行。传统配电网典型保护设计方案通常是主馈线采用电流速断保护和过流保护组成的两段式保护，并配置三相一次重合闸装置。电流速断按照线路末端故障有灵敏度的方法整定，过流保护按保护线路全长加时限整定。所以，微电网并网运行对公共配电网继电保护的影响主要表现在对馈线电流保护和重合闸动作情况两个方面。
微电网
姓名
内容
1.微电网产生的背景及定义 2.微电网的结构和特点 3.研究现状 4.继电保护
微电网背景
1）大电网的弊端日益明显：大电网过去几十年的快速发展，成为主要的电力供应渠道。但随着社会对电力依赖的增强，电网规模的不断扩大，超大规模电力系统的弊端也日益显现：成本高，运行难度大，难以适应用户越来越高的安全、可靠性以及多样化的供电需求。 2）能源短缺：进入21世纪以来，随着石油价格的日益上涨，世界范围内的能源供应持续紧张，合理开发利用绿色能源已经成为一个重要课题。开发利用清洁高效的可再生能源是解决未来世纪能源问题的主要出路。
国内研究
但是，中国微电网的发展尚处在起步阶段，在今后微电网的研究和发展中，以下几个方面的问题需要给予更多的关注：（1）微电网中含有多个微电源，各微电源之间的协调控制是一个需要重点考虑的问题。（2）微电网中引入了很多先进的电力电子设备，它们大都是灵活可控的，如何实现对这些设备的智能控制和最优控制也是一个很重要的问题。（3）微电网中的微电源，如风电、光伏发电等，大都采用全控型换流器，这些电力电子设备的引入很可能会带来一些谐波方面的问题。因此，对于微电网谐波问题需要做进一步的探讨和研究。

SVG与储能装置在低压微电网中的综合应用

中文摘要中文摘要在低压微电网中，由于分布式电源的不稳定性，将导致系统有功功率发生大幅波动，进而严重影响系统母线电压，为此采用静止无功发生器(SVG)与储能装置协同配合改善系统功率因数，维持母线侧电压。

首先，从无功功率和功率因数的概念出发，分别从正弦电路和非正弦电路这两个方面进行介绍，然后从是否考虑损耗这个角度描述了SVG的工作原理和等效电路，确定了SVG的主电路结构，另外还简单介绍了无锁相环的无功电流检测技术和基于单神经元PID的SVG控制策略。

其次，对混合储能系统结构设计进行分析，重点介绍了蓄电池、超级电容和锂电池的数学模型和相应的充放电控制策略，根据它们性能的优缺点，简单介绍了在不同电压变动下的直流母线电压控制策略。

最后，在前面研究的内容基础之上使用MATLAB/Simulink搭建SVG和混合储能系统的仿真模型，并且对它们的性能进行仿真分析，仿真结果表明，单神经元PID控制策略有着比传统PID控制策略更好的补偿效果；针对不同电压变动情况，混合储能系统采用相应的控制策略可以维持直流母线电压；在低压微电网中，引入SVG与混合储能系统，不仅可以维持母线电压，还具有较好的无功补偿效果。

关键词：无功补偿；静止无功发生器；单神经元PID控制；混合储能系统；直流母线电压ABSTRACTABSTRACTIn low-voltage microgrid, due to the instability of distributed power supply, the active power of the system will fluctuate greatly, which will seriously affect the bus voltage of the system. Therefore, the static reactive power generator (SVG) and the energy storage device are used to improve the power factor of the system and maintain the bus voltage.Firstly, starting from the concept of reactive power and power factor, respectively from the sinusoidal and non-sinusoidal circuit is presented in these two aspects, and then from the Angle of consider loss this describes the equivalent circuit and working principle of SVG, determine the main circuit structure of SVG, and simple introduce phase locked loop of reactive current detection technology and SVG based on single neuron PID control strategy.Secondly, the structure design of hybrid energy storage system is analyzed, and the mathematical models of accumulator, supercapacitor and lithium battery and the corresponding charging and discharging control strategies are emphatically introduced.Finally, on the basis of the previous research, MATLAB/Simulink was used to build simulation models of SVG and hybrid energy storage system, and their performance was simulated. The simulation results showed that the single-neuron PID control strategy had better compensation effect than the traditional PID control strategy. According to different voltage variations, the hybrid energy storage system adopts the corresponding control strategy to maintain the dc bus voltage. In low voltage microgrid, SVG and hybrid energy storage system can not only maintain bus voltage, but also have better reactive power compensation effect.Key words:Reactive Power Compensation; Static Var Generator; Single Neural PID Control; Hybrid Energy Storage System; Dc Bus V oltage目录目录第一章绪论 (1)1.1 课题研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 国内外SVG的研究现状 (2)1.2.2 国内外储能技术的研究现状 (2)1.3 本文主要研究内容 (4)第二章SVG的工作原理及主电路研究 (5)2.1 无功功率理论 (5)2.2 静止无功发生器的理论表述 (7)2.3 静止无功发生器的主电路 (9)2.4 本章总结 (10)第三章无功电流检测与SVG的控制策略研究 (11)3.1 无功电流检测技术 (11)3.1.1 无功电流实时检测 (11)3.1.2 无锁相环的无功电流实时检测 (12)3.2 SVG的控制方法 (15)3.2.1 电流直接控制法 (15)3.2.2 电流间接控制法 (17)3.2.3 两种控制方案比较分析 (19)3.3 神经元PID控制策略 (19)3.3.1 神经网络概述 (19)3.3.2 人工神经元模型 (20)3.3.3 神经元PID控制器 (22)3.4 本章总结 (26)第四章混合储能系统结构设计与控制策略 (27)4.1 混合储能单元类型选择及其拓扑结构设计 (27)4.2 混合储能系统建模与控制策略 (28)SVG与储能装置在低压微电网中的综合应用4.2.1 蓄电池储能系统建模与控制策略研究 (28)4.2.2 超级电容储能系统建模与控制策略研究 (29)4.2.3 锂电池储能系统建模与控制策略研究 (31)4.3 直流母线电压控制策略 (33)4.4 本章总结 (35)第五章SVG与混合储能系统仿真实验研究 (37)5.1 仿真模型的建立 (37)5.2 系统仿真 (43)5.2.1 静止无功发生器的仿真 (43)5.2.2 储能系统的仿真 (48)5.2.3 静止无功发生器与储能系统相结合的仿真 (52)5.3 本章总结 (55)第六章总结与展望 (57)6.1 总结 (57)6.2 展望 (58)参考文献 (59)致谢 (63)攻读学位期间发表的学术论文目录 (65)VI第一章绪论第一章绪论1.1 课题研究背景及意义近年来，微电网的建设发生了日新月异的变化，储能在微网中扮演着越来越重要的角色，其应用范围涉及整个电能生产的各个环节。

微电网工作原理

微电网工作原理
微电网工作原理是指将分散式能源资源、能量储存装置和能量转换设备组成的小型电力系统，通过智能监控和控制技术实现对电力的分布式管理和供应。

其主要工作原理如下：
1. 分散式能源资源供能：微电网通过利用太阳能、风能、水能等分散式能源资源，直接将其转化为电能供应系统内部的负荷。

这些能源资源可以通过光伏系统、风力发电机等装置转换成直流电，再通过逆变器转换为交流电以满足负载需求。

2. 能量储存装置储能：微电网中还包含能量储存装置，如电池组、超级电容器等，用于存储过剩的电能。

当分散式能源资源供能不足时，储能设备可以释放储存的电能，满足系统需求。

而当分散式能源供能过剩时，储能设备可以将多余的电能储存起来，以备不时之需。

3. 能量转换设备转换：微电网中还包括能量转换设备，如逆变器、充电器等，用于将直流电转换为交流电、将交流电转换为直流电，以适应系统内部不同负载设备的需求。

这些能量转换设备通过智能控制系统实现对电能的有效转换和分配。

4. 智能监控与控制：微电网的工作离不开智能监控与控制系统，它可以实时监测微电网内的能源供需情况以及负载情况，并根据实际需求智能调控能源供应和能量转换设备的工作状态，以确保系统的正常运行和能量的高效利用。

智能监控与控制系统还可以实现对微电网内各个节点的远程监测和管理，提高系统的可靠性和稳定性。

通过以上工作原理，微电网可以实现对能源的高效利用和分布式管理，提供可靠的电力供应。

同时，微电网还可以减少对传统电网的依赖，降低能源损耗和环境污染，促进可持续发展。

微电网技术的关键技术及系统设计研究

微电网技术的关键技术及系统设计研究随着能源需求的不断增加和环保意识的提高，微电网技术自然成为了学术界和产业界关注的热点。

微电网技术是指利用可再生能源和传统能源，通过分散式能源管理系统进行本地供电的一种电力配送模式。

本文将探讨微电网技术的关键技术及系统设计研究。

一、微电网技术的优势微电网技术比传统的中央发电向周边供电的模式更为智能、灵活，具有以下明显的优势：1. 可靠性：每个微电网都是由多个分布式节电站组成，互相之间可以联动，形成一种备用供电系统，有效提升电力供应的稳定性和可靠性。

2. 灵活性：微电网的组成可根据实际需求进行灵活调整，能够快速适应能源需求的变化，满足能源需求多样化的需求。

3. 绿色环保：微电网技术使用的主要是可再生能源，如太阳能、风能等，能够有效减少CO2的排放，降低能源消耗的成本。

4. 经济性：微电网技术能够很好地节约能源，降低能源的浪费，同时提供有竞争力的能源成本，减少整体成本。

二、微电网技术的关键技术微电网技术涉及多个领域的技术，如电力管理、电力电子、能量存储以及通讯和网络互联等。

以下将列举几个关键技术进行讨论。

1. 能量存储技术：能量存储技术是微电网技术的核心技术，它能够有效地存储过剩的能源以备使用。

目前常用的能量存储技术主要有电池、储水池、储能压缩空气等。

2. 电力管理技术：电力管理是微电网技术所需要的一种全面性的管理能力，主要包括电力转换、电力负载平衡、能量存储、安全监控和故障诊断等。

3. 电力电子技术：电力电子技术是微电网技术中最为重要的一个方面，它包含了很多特殊的功率和信号处理器件，如DC/DC和DC/AC变换器、能量转移电路以及电能质量控制等。

4. 通讯和网络互联技术：互联技术是微电网中不可或缺的一部分，它能够有效地实现微电网集成和互联，通过信息交换和数据传输实现微电网设备之间的交互和调整。

微电网中应用的通讯和网络互联技术主要包括网络协议、接口标准和数据传输模式等。

微电网基本知识

第一章微电网1.1 微电网的前身分布式发电技术（DG）DG的定义：通过在配电网中建立单独的发电单元来对重要用户负荷进行供电，并通过PCC和外界进行能量交换。

DG的特点：（1）提高能量利用率；（2）减少各种碳化物的排放，利于环保；（3）提高电能质量和供电可靠性；（4）可以降低线损；（5）延续电网的不断膨胀。

DG存在的问题：（1）分布式电源单机计入成本高、控制困难等；（2）分布式电源相对大电网来说是一个不可控源，因此大系统往往采取限制、隔离的方式处置分布式电源，以期减小其对大电网的冲击；（3）I EEE P1547对分布式电源的入网标准做了规定：当电力系统发生故障时，分布式电源必须马上退出运行。

这就大大限制了分布式电源效能的充分发挥。

1.2 微电网的产生针对DG存在的问题，为协调大电网与分布式电源的矛盾充分挖掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益。

在本世纪初，学者们提出了微电网的概念。

第二章微电网的定义2.1 微电网的定义微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、保护装置汇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，既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行。

微网在实际运行中需要解决的关键问题之一就是控制问题，而微网的硬件平台建设，作为微网控制策略的实现载体，可为微网控制策略研究提供验证平台。

规模较小的分散独立系统，采用大量现代电力技术，将各种微电源，储能设备，直接接在用户侧。

对大电网：微电网被视为电网中的一个可控单元；对用户：满足特定需求，增加本地供电可靠性，降低馈线损耗。

微电网的组成：微电源、储能装置、控制设备、负荷、保护设备。

微电网的结构图：微电源：主要是分布式电源，其主要包括可再生能源发电设备，如太阳能光伏发电、风力发电、燃料电池、微型燃气机和内燃机等。

储能装置：由于微电源的分散性和规模不大特点，也受自然条件制约，另外，微电网系统运行在孤岛模式下需要有储能装置来保证能量平衡。

分布式电源和微电网技术

装备技术
多联供发电机组均为进口。2012年1月国内首台100kW微型燃气轮机在哈尔滨研制成功并稳定运行，我国初步具备微型燃气轮机的自主研发能力。
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2014/04/29
（三）我国分布式电源发展路线
我国分布式电源的发展定位
哈萨克斯坦
伊犁新疆
吐哈准东
酒泉
西藏
西北
川渝西南
东南亚
俄罗斯东西伯利亚
分布式电源电力大多就地消纳，通过优化电源布局，合理设计电源容量，可以减少配电网的功率输送，降低输送线路的损耗。
（二）分布式电源主要技术类型
按能源类型划分
序号 1 2 3 4
5
6 7 8
能源类型太阳能风能
资源综合利用天然气
生物质
地热能海洋能燃料电池
发电技术光伏发电、碟式光热发电定桨距异步风机，双馈异步风机，永磁直驱风机煤层气、转炉煤气、高炉煤气、工业余热余压
地热发电、潮汐发电生物质直燃发电等
定桨距异步风机，双馈异步风机
采用全功率变流器的永磁直驱风力发电光伏发电
采用微型燃气轮机的煤层气、天然气及沼气发电波浪发电燃料电池
（二）分布式电源主要技术类型
风力发电
资源条件
80%风能资源分布于三北和东南近海，适宜于集中开发； 20%分布于中东部地区，其中大部分仍以集中开发为主，少量适宜分布式。
装备技术
组件年产能超过3000万千瓦，约占世界3/4，产能过剩近半，价格跌幅超过50%。逆变器、控制及成套设计等核心技术仍与国外存在一定差距。
（二）分布式电源主要技术类型
天然气发电
资源条件
资源不足，管网设施不完善，当前存在开发热情高，但落实较少的情况，大规模发展天然气多联供存在不确定性。

电力系统中的微电网建模和运行策略研究

电力系统中的微电网建模和运行策略研究引言：近年来，随着可再生能源的飞速发展和能源转型的推进，微电网作为一种新兴的电力系统形态，受到了广泛的关注和研究。

微电网能够将分散的可再生能源系统、分布式能源资源和负载在较小的区域内进行集中管理和运行，具备一定的独立性和可控性，对优化能源资源利用、提高电力系统的可靠性和灵活性具有重要意义。

本文旨在研究电力系统中微电网的建模方法和运行策略，以提供有关微电网研究的综述。

1. 微网的建模方法1.1 系统拓扑建模微电网的拓扑结构包括可再生能源发电单元、电池储能单元、负载单元和电网互连单元等。

建立微电网的系统拓扑模型，是进行微网研究的重要基础。

常用的方法包括基于图论的顶点和边的建模方法、基于有向无环图的建模方法等。

此外，还可以采用分布式模型和集中式模型进行微网的拓扑建模，根据研究需求选择适应的模型。

1.2 资源建模微电网的资源主要包括可再生能源和储能装置。

针对可再生能源，常用的建模方法有椭圆曲线模型、Weibull模型和Guass模型等。

而针对储能装置，可以采用等效电路模型和数学模型等进行建模。

对于微电网中各种资源的合理建模，可以为微电网的运行管理和优化提供基础。

2. 微网的运行策略2.1 控制策略控制策略是微电网运行的核心，主要包括能量管理策略、功率管理策略和频率/电压稳定策略。

能量管理策略通过合理配置可再生能源和储能装置的输出，实现微电网的自给自足或者是与电网的互动。

功率管理策略通过协调各个资源单元的运行状态，实现电力负载的平衡和功率分配的优化。

频率/电压稳定策略通过引入合适的控制算法，确保微网的频率和电压维持在合理的范围内。

2.2 调度策略微电网的调度策略主要涉及到可再生能源和储能装置的调度和能量供需平衡。

可再生能源的调度策略包括预测和优化建模方法，通过对天气预报、负载需求等因素进行预测，制定合理的发电计划。

储能装置的调度策略通过合理的充放电控制，维持微网电力负载的供需平衡。

电力电子技术新书课件第一章课件,张兴

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1.2 电力电子技术的发展史
■电力电子技术的发展史
图1.3 电力电子技术的发展史
◆一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用一般认为，电力电子技术的诞生是以年电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。晶闸管为标志的电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。
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1.2 电力电子技术的发展
电力电子技术起始于20世纪50年代末20世纪60年代初的硅整流器件，其发展经历了以低频技术为主的传统电力电子技术时期和以高频技术为主的现代电力电子技术时期在20世纪80年代末期和20世纪90年代初期以IGBT 和功率 MOSFET为代表发展起来的集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代进入20世纪90年代以来，电力电子技术进入了一个崭新的快速发展时期。理论分析和实验表明：电力电子产品体积与重量的缩小与供电频率的平方根成反比，因此电力电子技术高频化是今后电力电子技术创新与发展的主导方向
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1.2 电力电子技术的发展
近年来，随着能源危机的出现，电力电子技术技术在变频调速、新能源发电等方面得到了快速发展，世界各国对电力电子技术也更加重视一方面具有自关断能力的大功率高频新器件及其应用技术取得了惊人的进步；另一方面，同微电子技术紧密结合的新一代智能化功率集成电力电子技术初露锋芒展望未来，随着具有高可靠性的集成电力电子模块 IPEM(Integrated Power Electronic Modules)技术以及具有导通损耗小，耐压高、高结温等的特点的Silicon(硅)等新一代宽禁带器件的应用将会使电力电子技术发生新一轮革命性的变化

电子电工技术在电力系统中的运用

电子电工技术在电力系统中的运用1. 引言1.1 电子电工技术的定义电子电工技术是指利用电子学原理和技术，应用于电力系统中的相关工程技术。

它集成了电力工程和电子工程的知识，旨在提高电力系统的效率、可靠性和安全性。

通过电子电工技术的运用，可以实现对电力系统的监测、控制和保护，从而更好地满足用户对电力供应的需求。

电子电工技术的发展为电力系统带来了许多创新，包括智能电网、分布式能源系统和电力电子装置等。

这些技术的应用使得电力系统更加智能化、可持续化和灵活化，为未来的能源转型和电力系统的发展提供了重要支持。

电子电工技术在电力系统中具有重要意义，为电力系统的现代化和高效运行提供了坚实基础。

随着科技的不断进步和需求的不断增长，电子电工技术将继续发挥重要作用，并不断推动电力系统向更高水平的发展。

1.2 电力系统的重要性电力系统是人类社会中至关重要的基础设施之一，它为各行各业提供稳定、高效的电力供应，支撑着现代化生活的方方面面。

在工业生产中，电力系统为生产设备提供动力和能源，促进工厂的运转，提高生产效率。

在交通运输领域，电力系统驱动着各种交通工具，如地铁、高铁、电动汽车等，使人们的出行更加便捷和环保。

在家庭生活中，电力系统为家庭用电设备提供电力支持，让人们享受到舒适便捷的生活方式。

电力系统还在医疗卫生、通信、教育等领域发挥着至关重要的作用。

在医疗卫生领域，稳定可靠的电力系统是医院保证医疗设备正常运转、医疗环境保持清洁卫生的基础。

在通信领域，电力系统支撑着各种通信设备的运转，保障人们能够进行有效的信息交流和沟通。

在教育领域，电力系统为学校的教学设备、照明设备等提供电力支持，保证师生们有一个良好的学习环境。

电力系统的重要性不言而喻，它是现代社会运行的基石，直接影响着人们的生产生活和社会发展。

为了提高电力系统的效率和可靠性，不断发展和应用电子电工技术是至关重要的。

【2000字完】2. 正文2.1 电子电工技术在电力系统中的应用电子电工技术在电力系统中扮演着至关重要的角色，它的应用范围涵盖了各个环节，从电力输配、电能质量管理到智能化控制等方面都发挥着巨大作用。

微电网多逆变器控制关键技术研究

微电网多逆变器控制关键技术研究一、概述随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力发展，微电网作为一种能够将分布式电源、储能装置、负荷和监控保护装置集合为一体的新型电网结构，正受到越来越多的关注和研究。

微电网能够实现能源的分布式管理和就地消纳，提高电力系统的供电可靠性和经济性，对于推动可再生能源的大规模应用和优化能源结构具有重要意义。

在微电网中，逆变器作为分布式电源与微电网之间的接口设备，其控制技术是实现微电网稳定运行和高效能量管理的关键。

多逆变器控制系统能够实现多个逆变器之间的协调控制，优化微电网中的功率分配，提高能源利用效率和系统稳定性。

对微电网多逆变器控制关键技术的研究，对于推动微电网技术的发展和应用具有重要的理论和实践价值。

本文旨在探讨微电网多逆变器控制的关键技术，包括逆变器的拓扑结构、控制策略、协调控制方法等方面。

将对微电网和逆变器的基本概念进行介绍，阐述微电网多逆变器控制的重要性。

将详细介绍逆变器的拓扑结构和控制策略，包括常见的单相和三相逆变器拓扑、PWM 控制技术、下垂控制策略等。

在此基础上，将重点研究多逆变器之间的协调控制方法，包括主从控制、对等控制和分层控制等策略，并分析各种策略的优缺点和适用场景。

将通过仿真和实验验证所提控制策略的有效性和可行性，为微电网多逆变器控制的实际应用提供理论支持和技术指导。

通过对微电网多逆变器控制关键技术的深入研究，本文旨在为微电网的稳定运行和高效能量管理提供理论支持和技术指导，推动微电网技术的快速发展和应用普及。

同时，本文的研究也有助于提高能源利用效率和系统稳定性，促进可再生能源的大规模应用和优化能源结构，为实现可持续发展目标做出积极贡献。

1. 微电网概述微电网是一种小型电网，通常由分布式能源资源（DERs）、储能系统、负载以及相关控制设备组成。

与传统的大型集中式电网相比，微电网具有以下特征：1 分布式能源资源：微电网中的能源资源如太阳能、风能、燃料电池等通常分布在电网的各个节点，而不是集中在一个或几个大型发电厂。

智能微电网的保护和控制技术研究

智能微电网的保护和控制技术研究摘要：智能微电网作为新一代的分布式能源系统，在解决能源供应不足、能源管理方式落后、能源浪费等问题方面具有重要的作用。

但是其面临着复杂多变的运行环境和安全风险，因此保护和控制技术成为智能微电网设计的重点和难点。

本文从智能微电网的保护和控制需求入手，分析了智能微电网的保护和控制技术应用现状和发展趋势，探讨了目前面临的挑战和主要解决方案，并对未来的发展方向进行了展望。

关键词：智能微电网；保护；控制；技术正文：一、智能微电网的保护需求智能微电网是由多种类型的电源、储能装置和负荷组成的多能源、多元化的能源系统。

它的运行环境复杂，受到天气、负荷变化、电网故障等多种因素的影响。

因此，保护是智能微电网必不可少的一部分，它能够保证智能微电网在各种异常情况下的安全稳定运行，避免损失和事故的发生。

智能微电网的保护需求包括：过电流保护、过电压保护、欠电压保护、过负荷保护、短路保护、开路保护等。

其中，过电流保护是智能微电网最常见的保护方式，它能够及时切断失控的电流，保护设备不受过电流的损害。

欠电压保护与过电流保护相似，它可以避免设备运行时出现电压不足的情况。

过负荷保护则是针对负荷运行时所承受的电流或功率过大的情况，它可以切断电路，保护设备的安全运行。

二、智能微电网的控制需求智能微电网不仅需要合理的保护措施，还需要有效的控制技术。

智能微电网的控制需求包括：调度控制、电能管理和负载均衡等方面。

其中，调度控制可以实现对电源、负荷和储能装置的有效调度，使得各种能源之间协调工作，避免能源浪费，提高能源利用效率。

电能管理则是指通过对电能的收集、处理和传输等方式，对智能微电网的电力产生、消耗和储存进行有效的管理。

负载均衡则可以解决智能微电网中负载不均匀的问题，使得各个电源能够充分利用，并保证负载平衡。

三、智能微电网的保护和控制技术现状与发展趋势目前，智能微电网的保护和控制技术已经得到了广泛应用。

智能微电网的保护和控制系统主要分为硬件和软件两个层面。