基于逆變器的光伏系統(tǒng)孤島檢測方法研究

【摘要】：隨著全球化石能源的開采,能源問題日益嚴(yán)峻。據(jù)統(tǒng)計,2050年左右,全球的石油資源將開采殆盡,屆時依賴傳統(tǒng)能源的國家將深受其害。因此,積極發(fā)展可再生能源,降低化石能源的使用率,提高太陽能等可再生能源的使用成為全球大部分國家解決能源危機(jī)的關(guān)鍵因素。光伏發(fā)電是太陽能使用的一個重要途徑,光伏并網(wǎng)逆變器的研究將成為光伏發(fā)電的研究重點。光伏并網(wǎng)逆變器必須具備孤島檢測功能,因此本文重點研究基于逆變器的光伏系統(tǒng)孤島檢測方法。 本文選取了移頻式孤島檢測方法和基于電網(wǎng)阻抗的孤島檢測方法作為研究對象,研究了這兩種方法各自的檢測性能并提出了改進(jìn)的新算法。首先研究了光伏系統(tǒng)控制策略,并對孤島檢測主動式方法中的頻率偏移法進(jìn)行了深入研究,從物理性質(zhì)層面分析了影響移頻式孤島檢測失效的原因及相關(guān)參數(shù),并針對低電壓穿越時Sandia頻率偏移法的檢測性能進(jìn)行了分析,根據(jù)以上研究結(jié)果提出了改進(jìn)算法；之后分析了基于電網(wǎng)阻抗的孤島檢測方法并提出了新的阻抗孤島檢測算法。具體的創(chuàng)新點如下： (1)提出了基于SFS的自適應(yīng)孤島檢測算法,利用系統(tǒng)頻率的變化自適應(yīng)整定初始階段系數(shù)cf0,該算法提高了孤島檢測性能,同時降低了光伏系統(tǒng)并網(wǎng)運行時的諧波畸變率。 (2)分析了鎖相環(huán)在非對稱條件下鎖相不準(zhǔn)的原因,并在模型中使用了改進(jìn)的SPLL方法; (3)提出了新的基于電網(wǎng)阻抗變化電容孤島檢測技術(shù),利用雙閥值、分層投切電容的方式實現(xiàn)了快速準(zhǔn)確檢測孤島,并能有效避免出現(xiàn)偽孤島時誤判。 本文在MATLAB/Simulink平臺上搭建了光伏發(fā)電系統(tǒng)模型,并在仿真模型中嵌入所提出的孤島檢測新算法,驗證方法的有效性。分析結(jié)果表明,本文提出的方法與原算法比較,能快速檢測孤島,且對電網(wǎng)電能質(zhì)量影響較小。 【關(guān)鍵詞】：光伏系統(tǒng) 孤島檢測 控制策略 頻率偏移 阻抗變化
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 引言11-12
• 1.2 孤島檢測的定義和研究意義12-13
• 1.3 孤島檢測方法13-17
• 1.3.1 基于通信的孤島檢測方法14
• 1.3.2 被動式孤島檢測方法14-16
• 1.3.3 主動式孤島檢測方法16-17
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容17-18
• 第2章 光伏系統(tǒng)的控制策略18-27
• 2.1 基于逆變器的光伏系統(tǒng)18-20
• 2.1.1 光伏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)18-19
• 2.1.2 光伏系統(tǒng)并網(wǎng)方式19-20
• 2.2 光伏系統(tǒng)并網(wǎng)控制策略20-26
• 2.2.1 光伏系統(tǒng)并網(wǎng)控制原理20-21
• 2.2.2 矢量坐標(biāo)變換21-23
• 2.2.3 間接電流控制23-24
• 2.2.4 直接電流控制24-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第3章 移頻式孤島檢測方法的分析與改進(jìn)27-50
• 3.1 移頻式孤島檢測方法的工作原理27-31
• 3.1.1 主動頻率偏移法檢測原理28-30
• 3.1.2 Sandia頻率偏移法檢測原理30-31
• 3.2 負(fù)載品質(zhì)因數(shù)對孤島檢測的影響31-32
• 3.2.1 孤島測試電路31
• 3.2.2 負(fù)載品質(zhì)因數(shù)對電路的影響31-32
• 3.3 影響頻移式孤島檢測性能的參數(shù)分析32-40
• 3.3.1 cf_0對頻移式孤島檢測的影響32-35
• 3.3.2 Q_f對頻移式孤島檢測算法的影響35-36
• 3.3.3 SFS正反饋增益系數(shù)k對孤島檢測的影響36-37
• 3.3.4 仿真驗證37-40
• 3.4 SFS孤島檢測算法改進(jìn)40-44
• 3.4.1 改進(jìn)的SFS孤島檢測算法40-42
• 3.4.2 仿真驗證42-44
• 3.5 低電壓穿越對移頻式孤島檢測法的影響44-48
• 3.5.1 光伏系統(tǒng)的低電壓穿越要求44-45
• 3.5.2 低電壓穿越對SFS性能的影響45-46
• 3.5.3 仿真驗證46-48
• 3.6 本章小結(jié)48-50
• 第4章 基于電網(wǎng)阻抗的孤島檢測方法50-62
• 4.1 基于電網(wǎng)阻抗孤島檢測的基本原理50-51
• 4.2 阻抗檢測法51-55
• 4.2.1 高頻信號的阻抗檢測法51-52
• 4.2.2 基于雙諧波注入的電網(wǎng)阻抗孤島檢測方法52-53
• 4.2.3 基于分壓器原理的孤島檢測技術(shù)53-55
• 4.3 外部開關(guān)電容檢測法55-56
• 4.4 基于阻抗變化的電容孤島檢測技術(shù)56-61
• 4.4.1 基于阻抗變化的電容檢測法原理56-59
• 4.4.2 基于阻抗變化的電容檢測法的優(yōu)勢59
• 4.4.3 仿真驗證59-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第5章 結(jié)論和展望62-64
• 5.1 總結(jié)62
• 5.2 展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文67-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研工作68-69
• 致謝69

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