单相光伏并网逆变器及其孤岛检测技术的研究

【摘要】：太阳能因其可再生、无污染而被公认为未来理想的替代能源之一。近年来,光伏并网发电作为太阳能的一种直接利用方式而备受关注,其中,光伏并网逆变器的相关技术成为研究的热点。 本文以单相光伏并网逆变器为研究对象,在对其拓扑结构、调制方法以及并网控制策略等研究的基础上,重点对光伏并网发电系统的孤岛检测技术进行了深入地分析和研究,主要的工作如下： 1,对不同结构光伏并网逆变器的特性和工作原理进行了分析,确立了本文逆变器的主电路拓扑；结合主电路拓扑,着重阐述了正弦波脉宽调制技术以及锁相技术的基本原理,给出了二者基于DSP的软件实现方法；对比分析了几种经典的电流控制策略,推导了本文基于电网电压前馈的输出电流瞬时值控制的设计方法； 2,分析了孤岛检测原理,介绍了常见的孤岛检测方法,并分析了它们的优缺点及适用范围；深入分析和讨论了逆变器内部有源检测法和无源检测法的有效性评价体系,对各种坐标系下的孤岛检测盲区进行了定量描述； 3,详细分析了主动移频式孤岛检测法的工作原理,并从孤岛检测盲区和电能质量两个方面对带正反馈主动频率偏移法的有效性进行了评估及仿真验证；针对传统正反馈主动移频式孤岛检测算法参数的选取与孤岛检测盲区和输出电能质量之间无法兼顾的问题,提出了一种模糊自适应频率偏移算法,并对其进行了仿真分析；结果表明,该方法具有检测速度快、无盲区、低畸变等特点； 4,搭建了一台基于TMS320F2808的光伏并网逆变器实验样机,详细叙述了其软硬件设计方案,最后进行了系统并网以及孤岛检测的相关实验,并对实验结果进行了分析。 【关键词】：并网逆变器 孤岛检测 主动频率偏移法 检测盲区 电能质量 模糊自适应控制
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 课题背景及意义12-13
• 1.2 光伏并网逆变器概述13-17
• 1.2.1 光伏并网发电系统简介13-14
• 1.2.2 并网逆变器的发展现状14-15
• 1.2.3 光伏逆变器的并网标准15-17
• 1.3 孤岛效应17-20
• 1.3.1 孤岛效应及其危害17-19
• 1.3.2 孤岛效应的研究现状19-20
• 1.4 本文研究的主要内容20-22
• 第2章 单相光伏并网逆变器的工作原理22-40
• 2.1 主电路拓扑22-27
• 2.1.1 并网逆变器的分类与比较22-25
• 2.1.2 本文并网逆变器的主电路拓扑25-27
• 2.2 正弦波脉宽调制(SPWM)技术27-31
• 2.2.1 SPWM的基本原理27-28
• 2.2.2 SPWM的调制方式28-30
• 2.2.3 单级性SPWM调制的DSP实现30-31
• 2.3 锁相环(PLL)技术31-33
• 2.3.1 PLL的基本原理31-32
• 2.3.2 单相软件锁相环(SPLL)32-33
• 2.4 逆变器并网控制策略33-38
• 2.4.1 逆变器输出电流控制方式34-36
• 2.4.2 基于电网电压前馈的输出电流瞬时值控制36-38
• 2.5 本章小结38-40
• 第3章 反孤岛策略及其有效性评估40-56
• 3.1 孤岛检测原理及相关标准40-43
• 3.1.1 孤岛检测原理分析40-42
• 3.1.2 孤岛检测相关标准42-43
• 3.2 基于并网逆变器的反孤岛策略43-50
• 3.2.1 内部无源检测法43-46
• 3.2.2 内部有源检测法46-49
• 3.2.3 外部检测法49-50
• 3.3 反孤岛策略的有效性评估50-55
• 3.3.1 孤岛检测盲区50
• 3.3.2 过/欠压、过/欠频检测法的有效性评估50-53
• 3.3.3 基于相位判据的有效性评估53-55
• 3.4 本章小结55-56
• 第4章 主动移频式孤岛检测方法的研究56-80
• 4.1 主动频率偏移法的工作原理56-58
• 4.2 AFDPF法的有效性评估58-65
• 4.2.1 AFDPF算法参数对NDZ的影响58-61
• 4.2.2 AFDPF算法参数与并网电流THD的关系61-63
• 4.2.3 仿真验证63-65
• 4.3 基于模糊控制的自适应频率偏移孤岛检测算法65-78
• 4.3.1 不同特性负载在固定扰动下的频率偏移66-67
• 4.3.2 FAFD法的原理分析67-68
• 4.3.3 FAFD法反馈参数k_1的自适应模糊整定68-73
• 4.3.4 FAFD法仿真分析73-78
• 4.4 本章小结78-80
• 第5章 2KW光伏并网逆变系统的设计与实现80-104
• 5.1 系统总体设计80-81
• 5.2 主电路参数设计81-85
• 5.2.1 BOOST升压电路的设计81-83
• 5.2.2 DC/AC逆变电路功率管的选择83
• 5.2.3 输出滤波器的设计83-85
• 5.3 控制系统硬件设计85-90
• 5.3.1 驱动电路86-87
• 5.3.2 采样电路87-89
• 5.3.3 过零检测电路89
• 5.3.4 硬件保护电路89-90
• 5.4 系统软件设计90-97
• 5.4.1 系统自检及其初始化91
• 5.4.2 母线电压控制91-92
• 5.4.3 最大功率点跟踪控制92-93
• 5.4.4 并网电流控制93-94
• 5.4.5 孤岛检测方案的制定94-95
• 5.4.6 系统保护及故障处理95-97
• 5.5 实验结果及分析97-102
• 5.5.1 实验台架介绍97-98
• 5.5.2 系统并网实验98-100
• 5.5.3 孤岛检测实验100-102
• 5.6 本章小结102-104
• 第6章 总结与展望104-106
• 6.1 总结104-105
• 6.2 展望105-106
• 参考文献106-110
• 致谢110-112
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果112

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

滞环比较PWM跟踪控制分析    雷元超,陈春根,陈国呈

基于正反馈频率漂移的光伏并网逆变器反孤岛控制    杨海柱,金新民

光伏发电系统孤岛保护建模与仿真研究    赵清林;郭小强;邬伟扬;

并网型户用光伏系统的孤岛检测技术研究    刘芙蓉

基于PWM有源逆变器的内反馈串级调速系统的仿真研究    张晓东

单相光伏并网逆变器的研究与设计    齐乐

基于重复控制的单极性SPWM逆变电源研究    陆冬良

高精度自动变模控制全数字锁相环的研究    耿计芳

光伏并网变流器关键技术研究    陈宁

基于P89V51RD2的电力监测分相动态无功补偿控制器    杨树勋;陶庆荣;胡继珍;王锋业;张伟;

太阳能光伏发电量预报方法的发展    李芬;陈正洪;成驰;段善旭;

高频电容器充电电源绝缘栅双极晶体管吸收电路    邢达;高迎慧;严萍;

401电秒表测量断路器分合闸时间的探讨    王森;张则景;唐平;王进忠;

光伏发电的政策与技术浅析    杜新伟;

基于TMS320F28027的单相光伏并网系统设计    陈立功;

基于MATLAB的电力电子仿真    惠杰;王相锋;何国锋;

配电系统注入信号检测滤波电路设计    张清周;徐丙垠;樊淑娴;

通信电源节能方案浅析    付震生;马波;

一种基于串联方式进行通信电源防雷的技术实现    张连红;马波;董志强;王虎生;

双馈风力发电系统中整流电路控制策略研究    张海光;沈艳霞;纪志成;周文晶;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

基于PSIM9.0的单相光伏逆变系统的仿真研究    孙冰;白树忠;郑世松;

基于频率偏移法的光伏并网逆变器孤岛检测    陈曦;李亚楠;陈阿莲;杜春水;张承慧;

光伏并网给定电流幅值偏移的孤岛检测方法    郑世松;孙冰;王玉斌;

基于电气专业基础课群的课程设计的研究    栾茹;王佳;岳云涛;

BondGraph在《电力电子变流技术》教学中的应用    帕孜来·马合木提;买买提热依木·阿布力孜;

广州换流站直流电源系统的改造设计与实施    刘森;张海凤;

二极管箝位型三电平变流器多载波PWM技术研究    许鸿飞;

一种新的分布式发电孤岛检测方法    甘忠;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

SOFC固体氧化物燃料电池分布式发电系统仿真及其潮流计算    刘杨华

永磁风力发电机分布式直流并网变流器的研究与实现    张洪阳

微网多目标优化运行及控制策略研究    崔明勇

微电源并网同步检测与定功率输出控制技术研究    龚宇雷

信号注入法在有源配电网保护与控制中的综合应用    樊淑娴

光伏发电高效利用的关键技术研究    肖华锋

基于Z源网络的光伏并网逆变系统的研究    刘鸿鹏

双PWM变换器协调控制研究    李光叶

分布式电源故障特性分析及微电网保护原理的研究    金强

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

光伏并网发电系统的MPPT及孤岛检测新方法的研究    于希洋

永磁操动机构真空断路器新型智能控制器的研究与实现    王海潮

三相光伏并网发电系统研究    雷家宁

不同工况下离网型永磁同步发电机电磁与传热特性的研究    仝世伟

直流偏磁对高压设备运行的影响及应对    曾广桥

采用能量吸收方法的电力线路节能器的研究    王二亮

太阳能光伏并网逆变系统    王鑫磊

大型光伏电站接入电网的技术和特性研究    张琪祁

我国分布式能源的新发展    王振铭;

变频调速技术的发展及其在电力系统中的应用    张承慧,程金,夏东伟,崔纳新

变频调速技术的发展及应用    王世荣

滞环比较PWM跟踪控制分析    雷元超,陈春根,陈国呈

太阳能光伏发电并网技术的应用    袁晓;赵敏荣;胡希杰;吕玉龙;

我国太阳能光伏产业发展形势和思考    赵玉文

高频斩波串级调速系统在水泥厂的应用    马士英;高荣玖;

串级调速系统功率因数研究    郑有根,郭小渝

基于PWM整流技术的内反馈串级调速系统    贾华;于精卫;高振宇;

一种改善串级调速系统功率因数的有效方法    樊立萍,袁德成

太阳能光伏并网发电系统的研究    赵为

光伏发电系统及其控制的研究    郑诗程

光伏并网功率调节系统及其控制的研究    汪海宁

高压电机内反馈数控串级调速系统设计与实现    孙文博

逆变电源控制方案的研究与实现    李志江

单相正弦脉宽调制逆变电源的设计    朱代祥

SPWM逆变器带极点配置的重复控制研究    田斌

内反馈串级调速系统的研究及应用    赵忠生

高功率因数双PWM变频调速系统的研究    陈小丽

电压频率独立控制的正弦逆变电源设计    李勇

基于单周控制技术的逆变电源研究    惠娅倩

基于电压定向控制的PWM整流系统仿真的研究    梁冰红

内反馈串级调速电机的电磁机理分析    李铁成

光伏发电系统及其应用    刘志军;魏塔;

小功率光伏并网逆变器    王守仁;金新民;杨海柱;

带孤岛效应检测的单周控制三相并网逆变器    于小辉;梁志珊;

光伏并网系统研究    曹海红;

阳光电源并网光伏逆变器率先通过“金太阳”认证    何为;

一种高频环节并网逆变器的实现方案    陈潼;赵荣祥;

基于无差拍控制的并网逆变器    刘伟;戴瑜兴;文劲松;

基于TMS320LF2407A的软件锁相环的设计与实现    安小丹;梁晖;

并网逆变器的自动重启程序设计    姜宪明;黄晓江;冬雷;杨耕;

基于双闭环重复控制的并网逆变器的研究    吴华波;

微网中并网逆变器的一种改进下垂控制策略研究    史玉立;

基于频率偏移法的光伏并网逆变器孤岛检测    陈曦;李亚楠;陈阿莲;杜春水;张承慧;

一种基于dsPIC30F4011的并网逆变器锁相控制方法    何占宁;夏东伟;刘玉朋;马秀秀;

基于间接电流控制的改进型双BUCK并网逆变器    侯世英;肖旭;彭文雄;张闯;

并网逆变器直流注入控制策略研究    郭小强;邬伟扬;关雅娟;

基于dsPIC的光伏并网发电系统研究    叶刚;

自主研制的10kW太阳能并网发电系统    于元;张志文;王文静;刘波;

LCL并网逆变器入网电流控制技术研究    徐志英;许爱国;谢少军;汤雨;

并网调节的不间断光伏电源    郑万雷;刘文良;

基于状态空间平均法的光伏并网逆变器控制建模(英文)    杨海柱;金新民;

京仪绿能光伏并网逆变器通过国际权威认证    黄倩

吕全亚：把复杂问题简单化    本报记者 孙人杰　实习生 钟天翼 黄星

光伏发电若要并网 直流先要变成交流    姜小莉 左裔

光伏逆变器在扬并网    记者 邹平　季煜

北京大型光伏逆变器基地奠基    记者 涂露芳

上广电与AE联合抢滩中国太阳能并网逆变器市场    杨娜

16家入围关键设备目录企业受益    本报记者 邢佰英

云南无线电公司与Power-One公司签署光伏并网逆变器项目合作协议    记者 陈文忠

曹仁贤：清洁高效能源的守护者    本报记者 朱艳燕

兆伏集团昂首光伏产业第一方阵    记者 姚秀峰

光伏发电高效利用的关键技术研究    肖华锋

基于Z拓扑的光伏并网逆变器研究    程如岐

基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究    杨波

无变压器结构光伏并网逆变器拓扑及控制研究    马琳

大功率光伏并网逆变系统研究    马亮

多重电枢混合励磁风力发电系统的研究    杨勇

基于Z源网络的光伏并网逆变系统的研究    刘鸿鹏

基于线性二次型最优控制的光伏并网发电系统的研究    李春玲

光伏发电并网系统的相关技术研究    赵杰

微网多目标优化运行及控制策略研究    崔明勇

光伏并网逆变器的研究    曹建平

基于模糊控制技术的三相光伏并网逆变器的研究    彭倬

10kW光伏并网逆变器的研制    刘志强

单相光伏并网逆变器的研制    施韵

微电网三相并网逆变器硬件研究与设计    周迪

两级式光伏并网逆变器及其功率解耦研究    王翀

低成本小功率光伏并网逆变器研究    丰瀚麟

500W光伏并网逆变器的设计    朱铭炼

1kVA单级式光伏并网逆变器的研制    孙继健

基于间歇性双边无功率扰动的三相并网逆变器孤岛检测研究    张俊