光伏发电并网系统及孤岛检测方法研究

【摘要】：太阳能作为一种绿色能源，是人类取用不竭的可靠能源。大力开发和利用太阳能是建立起清洁和可持续发展能源体系的必由之路。太阳能光伏发电是利用太阳能最灵活方便的一种方式，近年来在国际上受到广泛重视并取得了长足进展。因此，深入研究光伏并网发电系统，对于节约常规能源、保护环境、促进经济发展都有极为重要的现实意义和深远的历史意义。但光伏发电系统接入电网会给电网运行带来不利影响。其中光伏发电最大的技术挑战和潜在危险就是孤岛效应，因此孤岛效应的检测和防护是目前颇受关注的一个课题。 本文主要研究并网光伏发电系统及并网逆变器的孤岛检测方法。首先建立了并网光伏发电系统的简化仿真模型，对并网光伏发电系统仿真模型各大部件进行了研究与分析。最终选择了基于电压型输入、电流型输出的DC/AC基本全桥逆变器结构，采用PWM电流控制方法补偿电网谐波，并对系统进行了仿真研究，为孤岛检测方法研究打下了很好的基础。 接着详细介绍了被动式和主动式孤岛检测方法，对其检测盲区、可靠性及其是否适用于逆变器并网工作等性能进行了详细分析。选择了一种主动式孤岛检测方法--有源频率偏移法AFD，搭建PV并网模型并加上AFD的算法做孤岛检测仿真研究，进行仿真计算和测试。在此基础上，分析了AFD法存在的检测盲区，以及斩波率cf的取值对系统的检测时间、系统输出的电流谐波畸变率(THD)、盲区(NDZ)大小等特性的影响。 针对AFD法的缺点本文提出了一种基于q轴电流扰动的孤岛检测方法，通过理论分析和仿真研究验证了这种方法的可行性。该方法具有非常小的检测盲区，并且在电网下运行，对系统的扰动非常小，具有良好的电能质量，而且一旦产生孤岛，q轴电流扰动会使频率迅速脱离检测盲区，直到触发孤岛保护。仿真结果显示检测时间小于2s，并且对电能质量几乎没有影响，证明了该方法的可行性、快速性和有效性。 【关键词】：光伏并网发电系统 孤岛检测 有源频率偏移法 谐波畸变率 检测盲区 q轴电流扰动
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 选题的背景和意义10
• 1.2 光伏发电并网研究现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 光伏发电并网对电网的影响12-14
• 1.4 光伏发电并网孤岛效应问题14-15
• 1.5 本文主要研究内容与结构安排15-16
• 第2章 用于孤岛效应研究的并网型光伏发电系统16-28
• 2.1 并网型光伏发电系统16-22
• 2.2 光伏逆变器并网控制方法22-25
• 2.2.1 输出电流控制方法23-25
• 2.3 光伏并网系统仿真25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 孤岛检测方法28-42
• 3.1 孤岛检测必要性28
• 3.2 孤岛检测基本原理28-30
• 3.3 IEEE 1547 反孤岛标准30
• 3.4 孤岛检测方法概述30-31
• 3.5 被动式检测方法31-35
• 3.5.1 过/欠频率和过/欠电压检测法32
• 3.5.2 相角跳变检测法(PJD)32-33
• 3.5.3 谐波检测法(HD)33-35
• 3.5.4 被动式检测方法比较35
• 3.6 主动式检测方法35-41
• 3.6.1 频率漂移法36-39
• 3.6.2 电压漂移法39
• 3.6.3 电网阻抗估算法39-40
• 3.6.4 主动式检测法比较40-41
• 3.7 本章小结41-42
• 第4章 孤岛检测频率偏移法42-53
• 4.1 AFD 法基本原理42-44
• 4.2 AFD 法孤岛检测结构图44
• 4.3 AFD 法仿真44-48
• 4.3.1 仿真负载参数设置45-46
• 4.3.2 仿真结果46-48
• 4.4 AFD 法特性分析48-51
• 4.4.1 检测盲区48-51
• 4.4.2 输出电流谐波影响51
• 4.5 AFD 法存在的缺点51
• 4.6 本章小结51-53
• 第5章 基于 q 轴电流扰动的孤岛检测方法53-59
• 5.1 孤岛检测分析53-55
• 5.2 q 轴电流扰动法55-56
• 5.3 q 轴电流扰动法仿真分析56-57
• 5.4 本章小结57-59
• 总结与展望59-61
• 参考文献61-66
• 致谢66-67
• 附录 A67

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