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基于EtherCAT通讯的微电网控制系统的研究

作 者: 严诗恬
导 师: 张雷
学 校: 北京建筑工程学院
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: 微电网 EtherCAT 控制策略 平滑切换
分类号: TP273
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 128次
引 用: 2次
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内容摘要


近年来,由于传统大电网系统的局限性以及可再生能源利用和环保的需求等原因,使得分布式能源发电受到了广泛的关注。然而对于大电网来说,分布式电源属于不可控系统,为了协调分布式电源与大电网之间的矛盾,微电网的概念应运而生了。微电网工程实现中遇到的问题主要有:分布式电源的种类繁多,系统结构复杂;微电网存在并网和孤网两种运行模式,要求平滑切换;微电网控制系统通信要求信息量大,速度快等。本文基于北京市某微电网示范工程,针对以上问题开展研究。首先,通过对微电网系统的功能细化分析,提出了一种具有分层特点的微电网系统结构,并对各层进行了详细设计;其次,针对微电网系统在孤网和并网两种状态下的不同运行特点,设计了微电网并/孤双向转换的控制策略;再次,针对微电网系统的通信要求,在实验室搭建了基于EtherCAT技术的通信实验平台,经过实验验证了该技术的有效性,在此基础上,将该通信平台成功应用在北京市某微电网示范工程中,并设计了基于EtherCAT的控制策略实现软件与通信控制软件。最后,本文通过实验验证了EtherCAT通信技术的实时性和可靠性。基于该技术,采用相应的控制策略进行了微电网并网与孤网之间的切换实验。本文所述方法能够使微电网系统在300ms内实现并网与孤网之间的平滑切换。实验证明了本文所设计的微电网控制策略的合理性;同时也说明比较现有微电网通信技术,EtherCAT通讯方式可以大大提高微电网系统运行的可靠性和稳定性。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第1章 绪论  8-18
  1.1 课题研究背景与意义  8-9
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  9-12
    1.2.1 国外微电网技术的研究现状  9-12
    1.2.2 我国在微电网技术方面的研究现状及发展趋势  12
  1.3 微电网研究关键技术及主要问题  12-15
    1.3.1 微电网的运行方式  12-13
    1.3.2 微电网的控制  13-14
    1.3.3 微电网的保护  14
    1.3.4 微电网的通讯  14-15
  1.4 论文主要研究内容与安排  15-18
第2章 某工程微电网系统结构的分层设计  18-26
  2.1 某工程微电网系统的功能分层设计  18-21
    2.1.1 功能分析  18-19
    2.1.2 分层设计  19-21
    2.1.3 层间数据传输设计  21
  2.2 某工程微电网系统的功能单元模块设计  21-25
  2.3 本章小结  25-26
第3章 某工程微电网系统多模式运行控制策略的研究  26-36
  3.1 某工程微电网控制方法简介  26-32
    3.1.1 微电网并网控制方法简介  26-29
    3.1.2 微电网弧网控制方法简介  29-32
  3.2 并网模式转孤网模式控制策略  32-33
  3.3 孤网模式转并网模式控制策略  33-34
  3.4 微电网控制方法的通讯需求  34-35
  3.5 本章小结  35-36
第4章 基于 EtherCAT 的微电网通讯实验平台的搭建  36-50
  4.1 EtherCAT主从站通信技术简介  36-41
  4.2 基于EtherCAT的微电网通讯平台的搭建  41-49
    4.3.1 EtherCAT 主站平台设计  42-45
    4.3.2 EtherCAT 从站平台设计  45-49
  4.3 本章小结  49-50
第5章 基于 EtherCAT 通讯的某工程微电网控制系统的实现  50-59
  5.1 基于EtherCAT通讯的微电网控制系统的组成  50-53
    5.1.1 上位 SCADA 监控系统  51-52
    5.1.2 综合控制器(EtherCAT 主站)  52
    5.1.3 从站控制器(EtherCAT 从站)  52-53
  5.2 基于EtherCAT通讯的微电网控制系统的软件设计  53-58
    5.2.1 人机界面  53-54
    5.2.2 主程序的设计  54-55
    5.2.3 并网转孤网运行模式转换控制策略的程序设计  55-56
    5.2.4 弧网模式转并网模式控制策略的程序设计  56-58
  5.3 本章小结  58-59
第6章 基于 EtherCAT 的微电网控制系统的测试与结果  59-71
  6.1 EtherCAT 主从站通讯平台的测试  59-63
    6.1.1 基于 EtherCAT 通讯平台模拟系统的通讯可靠性实验  59-62
    6.1.2 基于 EtherCAT 通讯平台的通讯实时性实验  62-63
  6.2 微电网控制策略实验  63-70
    6.2.1 微电网并网运行下的实验结果分析  64-65
    6.2.2 微电网并网转弧网实验结果与分析  65-66
    6.2.3 微电网弧网运行实验结果与分析  66-69
    6.2.4 微电网弧网转并网实验结果与分析  69-70
  6.3 本章小结  70-71
第7章 总结与展望  71-72
参考文献  72-77
致谢  77-78
攻读硕士学位期间发表的学术论文  78

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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