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微电网控制系统综合实验
第1次开课
开课时间: 2024年07月13日 ~ 2025年02月24日
学时安排: 4
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课程详情
课程评价(2)
spContent=“微电网控制系统综合实验”是上海交通大学电子信息与电气工程学院的专业选修课,以及智慧能源学院的必修课。本在线课程针对“微电网”这一前沿领域,设计并建立了为数不多的本科生微电网课程及实验教学体系,以滤波器设计、单变流器运行、多变流器协同、微电网系统控制为理论教学线索,循序渐进,让学生由浅入深的掌握微电网的基本技术原理与应用,使学生知识能力可以对标行业实际需求,为将来从事该行业的研究奠定坚实的基础。本课程在课程内容的设计和考核要求上力求体现出高阶性、创新性和挑战度,极具特色,上海交通大学和中国大学MOOC期待您的加入!
“微电网控制系统综合实验”是上海交通大学电子信息与电气工程学院的专业选修课,以及智慧能源学院的必修课。本在线课程针对“微电网”这一前沿领域,设计并建立了为数不多的本科生微电网课程及实验教学体系,以滤波器设计、单变流器运行、多变流器协同、微电网系统控制为理论教学线索,循序渐进,让学生由浅入深的掌握微电网的基本技术原理与应用,使学生知识能力可以对标行业实际需求,为将来从事该行业的研究奠定坚实的基础。本课程在课程内容的设计和考核要求上力求体现出高阶性、创新性和挑战度,极具特色,上海交通大学和中国大学MOOC期待您的加入!
—— 课程团队
课程概述

本课程主要讲述微电网建模与控制的基础理论,强调理论授课、仿真验证、实验操作的有机结合,与微电网的实际应用需求紧密相关,旨在培养学生分析、解决实际工程问题的能力,并为深入科研打下坚实基础。本课程的主要内容包括:

1、 微电网系统PLECS仿真概论

2、 微电网硬件及控制系统概论

3、 三相变流器基础

4、 电流型变流器:建模、控制、设计、仿真及硬件实验

5、 电压型变流器:建模、控制、设计、仿真及硬件实验

6、 微电网系统主从控制:设计、仿真及硬件实验

7、 微电网系统下垂控制:设计、仿真及硬件实验

8、 微电网系统分层控制:设计、仿真及硬件实验

经过本课程的学习,学生可以掌握微电网的基本拓扑、运行原理和协调控制方法,具备分析与解决微电网有关问题的初步理论知识和工程技能,能够在毕业后从事微电网领域的设计、制造、调控、研究等专业性工作。

授课目标

1. 清楚微电网的定义、架构、工程实例和发展趋势,明确电力电子变流器在新能源开发中的应用环节,了解微电网技术在国家发展中的重要应用。

2. 掌握电力电子变流器的拓扑选择、频域建模、参数设计、坐标变换、线性控制、脉宽调制等基础理论,掌握微电网系统中多变流器协同运行的控制方法。

3. 掌握电力电子电路及系统的先进仿真工具及硬件实验能力,具备初步的工程实践能力和科学研究基础。

4. 以所学理论知识,指导软件仿真及硬件实验中的问题解决,具备初步的工程问题分析处理能力。

5. 以团队形式开展硬件实验,掌握处理复杂问题时的团队协作精神和组织管理能力。

6. 主动阅读科技论文、搜索网络资源,完成问题分析,并撰写仿真及实验报告。

课程大纲
绪论
课时目标:了解微电网的相关概念、工程实例,以及课程相关要求
1.1 课程介绍
1.2 微电网概述及变流器基础
三相DC-AC变流器的控制基础
课时目标:掌握坐标变换、脉宽调制原理;掌握PLECS仿真软件的使用方法
2.1 PLES仿真软件简介
2.2 PWM和坐标变换仿真
电流控制型变流器
课时目标:掌握三相DC-AC变流器的并网电流控制系统;搭建PLECS仿真
3.1 三相DC-AC变流器的并网控制原理
3.2 三相DC-AC变流器的并网控制仿真
电压控制型变流器
课时目标:掌握三相DC-AC变流器的闭环电压控制系统;搭建PLECS仿真
4.1 三相DC-AC变流器的电压控制原理
4.2 相DC-AC变流器的电压控制仿真
多变流器系统
课时目标:掌握微电网中的变流器构成及多机协同运行方法;搭建PLECS仿真
5.1 微网控制系统简介
5.2 多变流器并联仿真
微电网的主从控制
课时目标:掌握微电网的主从控制原理及实现方法;搭建PLECS仿真
6.1 微电网主从控制原理
6.2 微电网主从控制仿真
微电网的下垂控制
课时目标:掌握微电网的下垂控制原理及实现方法;搭建PLECS仿真
7.1 微电网下垂控制原理
7.2 微电网下垂控制仿真 - Part 1
7.3 微电网下垂控制仿真 - Part 2
微电网的分层控制
课时目标:掌握微电网的分层控制原理及实现方法;搭建PLECS仿真
8.1 微电网二次控制原理
8.2 微电网二次控制仿真
微电网开放仿真
课时目标:针对给定条件,运用所学知识,设计微电网架构及控制系统,搭建PLECS仿真
9.1 微电网开放仿真
实验平台简介与示范
课时目标:讲述实验平台的硬件设计;演示实验平台的操作规范。
10.1 实验平台简介与实验说明
电压型变流器控制实验
课时目标:借助上位机控制硬件实验平台,实现变流器的输出电压闭环控制
11.1 电压型变流器实验
电流型变流器控制实验
课时目标:借助上位机控制硬件实验平台,实现变流器的并网电流闭环控制
12.1 电流型变流器实验
微电网主从控制实验
课时目标:借助上位机控制硬件实验平台,实现微电网中的主从控制
13.1 主从控制实验
微电网分层控制实验
课时目标:借助上位机控制硬件实验平台,实现微电网中的下垂及分层控制
14.1 下垂控制及分层控制实验
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预备知识

电路理论、电气工程基础、自动控制原理、电机学、电力电子技术基础、DSP/单片机技术

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

自编教材:

1. 《微电网建模与控制基础》,ISBN 978-7-111-73931-9,马柯,梁克靖,许少伦,机械工业出版社,2023年

 参考书目:

1.《光伏与风力发电系统并网变换器》,ISBN 978-7-111-38320-8, Remus Teodorescu, Marco Liserre, Pedro Rodriguez,机械工业出版社,2012年

2.《Fundamentals of Power Electronics》,ISBN 978-1-4757-0559-1,Robert W.Erickson, Dragan Maksimovic,Kluwer Academic Publishers, 2010年

3. 《电力电子系统建模与控制》,ISBN 978-7-111-17765-4,徐德鸿,机械工业出版社,2006年

4.《微电网:架构与控制》,ISBN 978-7-111-50711-6,尼科斯·哈兹阿伊里乌,机械工业出版社,2015年

常见问题

Q:本课程的教学内容??

A:本课程首先讲解了微电网建模与控制的基础理论。在此基础上,本课程使用了行业先进的仿真软件开展理论验证,并最终落地于实际的功率硬件平台。

 

Q:本课程的适用人群?

A:本课程适合电气工程及其自动化、工业自动化、以及其他与微电网相关专业的学生学习。此外,本课程能够培养工程实际和科研一线所需的仿真及实验技能,适合相关领域的工程技术人员及科学研究人员学习。

上海交通大学
3 位授课老师
马柯

马柯

教授

许少伦

许少伦

高级工程师

梁克靖

梁克靖

实验师

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