直流微電網光伏模擬器研究源可供開采30年，石油資源可供開采30年，天然氣資源可供開采50年。乏，還有生存環境的挑戰。在這種環境下開發新的清潔能源是迫在眉睫。便人類取之不盡據相關計算太陽每一秒鐘發出的能量相當于地球上1.320萬倍更為關鍵的是太陽能發電沒有廢物排放清潔綠色利于人類生態紀開始，各國已經開始了對太陽能的研究利用。上世紀90年代許多國家開的利用還遠遠不夠，因而研究出高效的太陽能發電系統是十分有必要的。變化太陽能光伏陣列所處的環境光強溫度是不斷變化的在不同的環境下，微電網光伏模擬器來滿足生產、教學、科研的需要，因而提出本課題。1、本課題的研究目的太陽能的大規模應用將會是21時間的一個重要標志，日益惡化的環境使人們認識到對于新能源的開發利用的重要性。目前，傳統的石化能源與經濟、環境的矛盾越來越突出。能源是經濟與社會發展的基本動力，但由于常規能源有限性和分布不均衡，造成世界上大部分國家的能源供應不足。為了解決能源需要和社會矛盾環境問題，研究直流微電網光伏發電就變得十分重要。本課題研究直流微點網光伏模擬器，可以方便解決太陽能可以困難等問題，而且在光伏發電領域加入對直流微電網的應用更加能將節能環保做到更好。直流微電網與光伏發電都是未來全球能源發展的主流，開發這兩方面的技術可以對經濟發展起到較為積極的作用。在本課題中，將太陽能發電作為直流微電網中的一種微源。直流微電網是通過一條公共直流母線將所有的微電源鏈接起來，這樣燃料電池、光伏發電、微型汽輪機、風力發電等微電源通過一個集中的DC/AC換流裝置與大電網相連，這部分結構與交流微電網較為不同。通過光伏模擬器加快對太陽能光伏發電的快發，通過直流微電網更加有效的對光伏發電產生的電能進行使用，將新能源的開發利用與節能環保結合起來共同發展。2、本課題的研究意義由于直流微電網是通過一條公共直流母線將所有的微電源鏈接起來，故而相比于交流微電網，直流微電網具有以下幾點優勢（1）直流微電網系統成本和損耗將大幅度減少。在直流微電網中，直流母線與各種微型電源的連接形式更為方便簡單不需如同交流電網那樣考慮電源的輸出電壓的頻率、相位等。直流微電網只需經過一次或者變流轉換，而且直流母線與大電網之間的連接也只需經過一次C/C逆變裝置可以說直流微電網將使供電系統更加簡單可靠（2）直流微電網中各微電源更容易實現協調控制。控制直流微電網只需控制直流母線電壓，對潮流的控制更大程度上也與電流控制有關（3）與交流微電網相比，直流微電網中的換流裝置要少了不少，這就大大降低了系統成本和能量損耗（4）在先進的配電系統中，如果能應用直流微電網，可以把太陽能光伏發電所產生的直流電直接提供給家庭或者企業的電子設施，能夠更加有效的利用太陽能。研究直流微電網光伏模擬器將對光伏發電的發展起到積極的推動作用，也是現今人類解決能源問題、環境問題的一種解決思路。近幾年，國際上光伏發電發展速度很快，美國、以及日本制定了龐大年美國提“百萬屋頂計劃美國連續三年光伏產業均高于30%1974年比本執行“陽光計劃，投資5億美元，一躍成為世界太陽電池的生產大國。1997年又宣布7萬光伏屋頂計劃，到2010年將安裝7600MW太陽電池。我國的光伏發電系統也發展迅速。從20世紀80年代，我國太陽能光伏技術迅速發展以每年30%-40%的速度持續高速度增長特別是2002年近800個無電鄉政府用電問題被解決。一直到今天，國內五大發電集團也將發展光伏發電作為一項主要的工作在發展。總體來說我國光伏發電發展速度快，但是和國外還有一定差距。對于微電網技術，現在研究走在前列的也是經濟發達的國家。在美國從城市到農村都有微電網的應用。美國加州分布式電源綜合測試項目是美國首鄉村微電網雖然分布式微源較少，但也已經投入商業用途。在日本，仙臺微電網愛知微電網京都微電網等都已經投入使用為日本能源供給多樣化、環保化做出了巨大貢獻。我國的微電網技術還處于起步階段，國家能源局也計劃在“十二五”期間建設30個微電網示范工程各級政府已經出臺了一些支持性政策自下而上推動力越來越顯著。在國家863和973計劃中都分別支持了微電網的研究合肥工業大學于2006年建成全國第一個微電網實驗室，主要研究內容包括：分布式發電系統電能質量問題分布式發電系統仿真的動態模型和穩態模型；分布式發電系統安全經濟運行分析與能量管理等。2007年11月，意大利環境國土與海洋部與上海交大太陽能發電機制冷教育部工程研究中心聯合啟動了中意綠色能源建筑實驗室建設，將實施太陽能、風能、分布式能源系統的微電網集成系統、樓宇冷熱電聯產技術、零排放節能住宅等先進建筑能源系統。總的來說，微電網技術滿足我國未來能源發展的需要，也必將為我國的能源事業做出重要貢獻。本設計主要對光伏發電系統中的直流微電網光伏發電的模擬研究，研究國內外直流微電網光伏發電的發展和發展方向。設計中對直流微電網與光伏模擬器有充分全面的介紹，且利用數學物理建模得出太陽能電池的模型，使用MATLAB軟件對太陽能電池的輸出特性曲線進行仿真驗證設計中研究了一種數字的光伏模擬器，這種模擬器使用控制器，系統硬件包括功率電路、檢測電路、驅動電路。該模擬器的核心部分是光伏陣列特性跟蹤，也就是輸出工作點的確定。這個輸出工作點就是光伏輸出特性和負載特性曲線的交點，不同的負載伏安特性曲線不同曲線的交點也就不一樣。控制模塊需要通過一定的算法來迅速找到這些工作點，讓系統穩定在這個工作點上，當負載或者光伏曲線變化時，模擬器可以快速找到新的工作點并且穩定運行。利用該系統是研究直流微網實驗系統，這個系統將光伏模塊發出的電接入到48V的直流母線中，在直流母線上還有超級電容、蓄電池等儲能模塊及三相逆變模塊，系統中光伏模擬器接入具有最大功率跟蹤功能的電路，故而這個光伏模擬器能夠迅速穩定工作在最大功率點。主要包括課題調研及查閱資料，開題報告，畢業論文（設計）撰寫畢業論文（設計）答辯和評分等階段。第一階段：材料搜集階段時間安排：2013年12月11日——2013年12月30日第二階段：討論分析實驗階段時間安排：2014年1月1日——2014年4月1日第三階段：論文初稿形成階段時間安排：2014年4月2日——2014年5月10日第四階段：論文修改階段時間安排：2014年5月10日——2014年5月20日第五階段：論文答辯及裝袋階段時間安排：2014年5月20日——2014年6月2日[1] 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陽三.立伏統蓄池理研究[D.肥業學士文200.外文資料翻譯ReliabilityofLightningResistantOverheadDistributionLinesLightingcontinuestobethemajorcauseofoutagesonoverheadpowerdistributionlines.Throughlaboratorytestingandfieldobservationsandmeasurements,thepropertiesofalightningstrokeanditseffectsonelectricaldistributionsystemcomponentsarewell-understoodphenomena.Thispaperpresentsacompilationof32yearsofhistoricalrecordsforoutagecauses,duration,andlocationsforeightdistributionfeedersattheOakRidgeNationalLaboratory(ORNL).Distributiontypelightningarrestersareplacedatdead-endandanglestructuresatpolemountedwormerlocationsandathighpointsontheoverheadline.Stationclasslightningarrestersareusedtoprotectundergroundcableruns,padmountedswitchgearandunitsubstationtransformers.Resistancetoearthofeachpolegroundistypically15ohmsorless.Athigherelevationsinthesystem,resistancetoearthissubstantiallygreaterthan15ohms,especiallyduringthedrysummermonths.Atthesehighpoints,groundrodswererivenandbondedtothepolegroundingsystemsinthe1960'sinanattempttodecreaselightningoutages.Theseattemptswereonlypartiallysuccessfulinloweringtheoutagerate.Fromasurgeprotectionstandpointthevarietyofpolestructuresused(in-line,corner,angle,deadend,etc.)andthevarietyofinsulatorsandhardwareuseddoesnotalloweach13.8kVoverheadlinetobecategorizedwithauniformimpulseflashoverrating(170kV,etc.)oranumericalBILvoltageclass(95kVBIL;etc.).Forsimplicitypurposesintheanalysis,eachoverheadlinewascategorizedwithanominalvoltageconstructionclass(15kV,34kV,or69KV).Sixoftheeightoverheadlines(feeders1through6)werebuiltwithtypicalREAStandardhorizontalwoodcrossarmconstructionutilizingsingleANSIClass55-5porcelainpininsulators(nominal15kVinsulation).Theshieldangleoftheoverheadgroundwiretothephaseconductorsistypically45degrees.Oneoverheadline(feeder7)wasbuiltwithtransmissiontypewoodpoleconstructionbecausethelineextendedtoaresearchfacilitywhichwastohavegeneratedelectricalpowertofeedbackintothegrid.PolestructureofthislineareofdurablewoodcrossaconstructionwhichutilizedoubleANSI52-3porcelainsuspensioninsulatorstosupporttheconductors(nominal34kVinsulation).Theshieldangleoftheoverheadgroundwiretothephaseconductorsforfeeder7istypically30degrees.In1969,anoverheadline(feeder8)wasintentionallybuiltwith"lightningresistant"constructioninanattempttoreducelightningcausedoutages.Polestructuresofthelinehavephaseoverphase24-inchlongfiberglasssuspensionbracketswithdoubleANSI52-3porcelainsuspensioninsulatorstosupporttheconductors(nominal69kVinsulation).Theshieldangleoftheoverheadgroundwiretothephaseconductorsforfeeder8istypically30degrees.Thefailuredatawascompiledforeachoftheeight13.8kVfeedersandispresentedinTable,alongwithpertinentinformationregardingfeederconstruction,elevation,length,andage.Akeyfindingofthefailureanalysisisthatweather-relatedeventsaccountforoverhalf(56%)ofthefeederoutagesrecorded.Fifty-sevenofthe76weather-relatedoutageswereattributedtolightning.Insulationbreakdowndamageduetolightningisalsosuspectedinatleastadozenoftheequipmentfailuresobserved.Thedataindicatesoverheadlineswhichpassoverhighterrainarelessreliablebecauseofthegreaterexposuretolightning.Forexample,feeder3hadthemostrecordedoutages(48),ofwhichtwo-thirdswereduetoweather-relatedevents;thisfeederisalsothehighestlineontheplantsite,risingtoanelevationof450abovethereferencevalleyelevation.Overheadlinesthatarelongerandtowhichmoresubstationsandequipmentareattachedwerealsoobservedtobelessreliable(moreexposuretolightningandmoreequipmenttofail).Theageofthelinedoesnotappeartosignificantlylessenitsreliabilityaslongasadequatemaintenanceisperformed;noneofthelineshavehadanotableincreaseinthefrequencyofoutagesasthelineshaveaged.Aswouldbeexpected,theempiricaldatapresentedinTableIconfirmsthetwooverheadlineswhichhavebeeninsulatedtoahigherlevel(34or69KV)havesignificantlybetterreliabilityrecordsthanthoseutilizing15kVclassconstruction.Feeder7(insulatedto34KV)andfeeder8(insulatedto69kV)havebadonly3outageseachovertheir32and23yearlifespans,respectively.Theselinesfollowsimilarterrainandarecomparableinlengthandagetothe15kVclasslines,yettheyhaveacombinedfailurerateof0.22failuresperyearversus4.32failuresperyearfortheremainingfeeders.Ontypical15kVinsulatedlineconstruction,lightningflashoversoftencause60cyclepowerfollowandfeedertrip.Withthehigherinsulationconstruction,outageratesarereducedbylimitingthenumberofflashoversandtheresultantpowerfollowwhichcausesanovercurrentdevicetotrip.Thisallowslightningarresterstoperformtheirdutyofdissipatinglightningenergytoearth.Thenumberofrecloseractionsandtheirresultantmomentaryoutagesarealsoreduced.Thisisbeneficialforcriticalfacilitiesandprocesseswhichcannottolerateevenmomentaryoutages.Anadditionalbenefitisthatoutagesduetoanimalcontactarealsoreducedbecauseofthegreaterdistancefromphaseconductortogroundonpolestructures.Distributionlineequipmenttoincreaselineinsulationvaluesare"offtheshelf"itemsandproventechnology.Newlightningresistantconstructiontypicalbyutilizeshorizontallineposts,fiberglassstandoffbracketsoranyothermethodwhichworldincreasetheinsulationvalue.Thereplacementofstandardpininsulatorswithlinepostinsulatorsofgreaterflashovervalueisaneffectivemeanstoretrofitexistingwoodcrossarmconstruction.Thedoublingandtriplingofdeadendandsuspensioninsulatorsisalsoameansofincreasingflashovervaluesonexistingangleanddead-endstructures.Currentfiberglass,polymer,andepoxytechnologiesprovideanaffordablemeanstoincreaselineinsulation.Whiletheuseofincreasedinsulationlevelstoreducelightningflashoversandtheresultantoutagesonoverheaddistributionlineshasbeenthoroughlytestedanddemonstratedinlaboratoryandexperimentaltests[5],longtermhistoryfielddatahaspositivelydemonstratedthattheuseof"lightningresistant"constructioncangreatlyreduceoutages.FielduseatORNLhasshownthatinareaswhicharevulnerabletolightning,theuseofincreasedinsulationandasmallershieldingangleisanimpressiveandcosteffectivemeanstoappreciablyincreasethereliabilityofoverheaddistributionlines.Thisreliabilitystudyclearlyillustratesthattheinsulationrequirementsforhigh-reliabilitydistributionfeedersshouldbedeterminednotbythe60Hzoperatingvoltagebutratherbywithstandrequirementsforthelightningtransientsorotherhighvoltagetransientsthatareimpressedupontheline.Electricalequipment(switchgear,insulators,transformers,cables,etc.)haveareserve(BElevelorflashovervalue)tohandlemomentaryovervoltages,andbyincreasingthatreserve,theservicereliabilityisappreciablyincreased.Astheelectricalindustrygraduallymovesawayfromstandardwoodcrossarmconstructionandmovestowardmorefiberglass,polymerandepoxyconstruction,increasedinsulationmethodscanbeappliedaspartofnewconstructionoraspartofanupgradeorreplacementeffort.Inconsideringneworupgradedoverheadlineconstruction,theincrementalincreasedcostofthehigherinsulationequipmentisdinproportiontothetotalcostsofconstruction(labor,capitalequipment,cables,electricpoles,right-of-wayacquisition),Itscosteffectivenessvarieswiththeapplicationandtheconditionstowhichitisbeapplied.Economicbenefitsincludeincreasedelectricalservicereliabilityanditsinherentabilitytokeepmanufacturingprocessesandcriticalloadsinservice.Othermoredirectbenefitsincludelessrepairofoverheaddistributionlines,whichcanhaveasignificantreductioninmaintenancecostduetolessreplacementmaterialsandalargereductioninovertimehoursformaintenancecrews.抗雷擊架空配電線路的可靠性閃電仍然是架空配電線路上的中斷1的主要原因。通過實驗室測試和現場觀察和測量，雷擊和其對配電系統組件的屬性是很好理解的現象。本文提出了一個32年的歷史記錄，停運的原因，時間，地點，在橡樹嶺國家實驗室的八個配電饋線匯編。配電型避雷器在死胡同和角度的結構被放置在極安裝W奧莫爾的位置，并在高點上的架空線。站級避雷器是用來保護地下電纜運行，墊置式開關柜，單位變電站變壓器。每個極接地的接地電阻通常是15歐姆或更小。在高海拔系統中，基本上是對地電阻大于15歐姆，尤其是在干燥的夏季。在這些高點，研磨棒極接地系統，在1960年，企圖以減少雷擊停電驅動和保稅。這些嘗試只是部分成功地降低停電率。從浪涌保護的角度來看，使用各種不同的桿件結構（列直插式，角，角，死路，等），和絕緣體及使用的硬件的各種不允許每13.8千伏架空線具有均勻的沖擊閃絡分類評價（170千伏，等）或一個數值的的BIL電壓類（95千伏BIL，等等）。在分析中為了簡單起見，每個分類的額定電壓建筑類（15千伏，34千伏，69千伏）架空線。六七八個架空線（饋線1至6）建立典型的REA標準水平木橫擔，利用單級的ANSI55-5瓷針式絕緣子（標稱15千伏絕緣）。架空地線相導線的屏蔽角通常是45度。一架空線（饋線7）建延長線傳輸型木桿建設，因為這是已產生的電能反饋到電網的研究設施。這條線極結構耐久的建設的其中利用雙ANSI52-3瓷懸式絕緣子支持（標稱34千伏絕緣）。饋線7的架空地線的相導體的屏蔽角通常是30度。在1969年，架空線（饋線8）有意建立“抗雷擊”試圖減少雷電造成的停