光伏發(fā)電系統(tǒng)中諧波的檢測(cè)分析與應(yīng)用研究

【摘要】：伴隨著國家對(duì)新能源的開發(fā)利用及光伏產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，光伏發(fā)電將在整個(gè)電網(wǎng)中的比重越來越高，由于光伏發(fā)電技術(shù)與傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)相比，它受光照強(qiáng)度、溫度等一系列不可預(yù)測(cè)的因素影響較大，輸出的諧波將會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)和用戶帶來極大危害。而國家對(duì)光伏系統(tǒng)的諧波并沒有準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)要求，只是沿用常規(guī)電網(wǎng)諧波標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)光伏諧波的研究就具有重要意義。 本文針對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)電能特征進(jìn)行研究，尤其是光伏諧波的特殊性進(jìn)行分析。通過對(duì)模擬濾波器法；瞬時(shí)無功功率理論法；小波變換法；基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法；傅里葉變換法的對(duì)比，本文選用了應(yīng)用最廣泛的傅里葉分析法，首先分析了傅里葉變換的理論及應(yīng)用于信號(hào)分析的算法，對(duì)傅里葉分析方法應(yīng)用于光伏諧波分析時(shí)所產(chǎn)生的頻譜泄露和柵欄效應(yīng)等問題進(jìn)行介紹。針對(duì)這些問題，研究了常用窗函數(shù)頻域特性及加窗插值算法對(duì)頻譜泄露和柵欄效應(yīng)的改進(jìn)效果，在此基礎(chǔ)上提出了基于卷積的Hanning卷積窗改進(jìn)算法，并給出算法實(shí)現(xiàn)步驟。通過MATLAB仿真，對(duì)改進(jìn)算法在微弱諧波幅值檢測(cè)及簡化計(jì)算量上的優(yōu)越性進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)針對(duì)發(fā)電系統(tǒng)中常存在的間諧波進(jìn)行了常用窗函數(shù)的對(duì)比仿真分析。 針對(duì)光伏諧波分析上難以實(shí)現(xiàn)的同步采樣，提出了軟件的準(zhǔn)同步采樣方法，基于準(zhǔn)同步采樣可以減小頻譜泄露和柵欄效應(yīng)的產(chǎn)生，結(jié)合Hanning卷積窗改進(jìn)算法，可以大大提高諧波參數(shù)分析精度。同時(shí)將準(zhǔn)同步采樣方法和Hanning卷積窗改進(jìn)算法應(yīng)用于光伏諧波檢測(cè)系統(tǒng)中，并用準(zhǔn)確的諧波信號(hào)驗(yàn)證系統(tǒng)對(duì)諧波的分析準(zhǔn)確度。這就為光伏發(fā)電系統(tǒng)諧波治理提供實(shí)際的參考價(jià)值。也為諧波補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)提供基本依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：光伏諧波 非同步采樣 傅里葉變換 加窗插值 卷積窗
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 研究背景及意義10-13
• 1.1.1 光伏發(fā)電的背景與意義10-11
• 1.1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)諧波標(biāo)準(zhǔn)11-12
• 1.1.3 光伏系統(tǒng)諧波危害及其檢測(cè)的意義12-13
• 1.2 現(xiàn)有諧波檢測(cè)方法研究進(jìn)展13-14
• 1.3 論文研究的主要內(nèi)容14-15
• 第2章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能特征與諧波分析方法15-29
• 2.1 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能特征15-17
• 2.1.1 太陽能光伏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)15-16
• 2.1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)電能特征與諧波的產(chǎn)生16-17
• 2.2 電能系統(tǒng)諧波的基本分析方法17-24
• 2.2.1 信號(hào)分解為傅里葉級(jí)數(shù)17-19
• 2.2.2 離散傅里葉變換19-21
• 2.2.3 快速傅里葉變換21-24
• 2.3 傅里葉分析方法應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)存在的問題24-28
• 2.3.1 頻譜泄露25-27
• 2.3.2 柵欄效應(yīng)27
• 2.3.3 頻譜混疊27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 面向光伏系統(tǒng)的加窗插值 FFT 算法和仿真分析29-49
• 3.1 加窗插值 FFT 算法29-40
• 3.1.1 窗函數(shù)的種類和特性29-35
• 3.1.2 常用窗函數(shù)選擇原則35
• 3.1.3 加窗單譜線插值 FFT 算法35-37
• 3.1.4 加窗雙譜線插值 FFT 算法37-40
• 3.2 基于卷積的改進(jìn) FFT 算法40-43
• 3.2.1 Hanning 卷積窗插值 FFT 算法40-42
• 3.2.2 Hanning 卷積窗算法諧波分析流程42-43
• 3.3 光伏諧波與間諧波檢測(cè)仿真43-47
• 3.3.1 加窗插值 FFT 對(duì)光伏間諧波檢測(cè)43-46
• 3.3.2 改進(jìn)卷積窗對(duì)微弱諧波分量檢測(cè)46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 第4章 改進(jìn) FFT 諧波分析方法在光伏諧波檢測(cè)中的應(yīng)用49-66
• 4.1 光伏諧波檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成49-56
• 4.1.1 光伏諧波檢測(cè)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)49-50
• 4.1.2 模擬量輸入硬件結(jié)構(gòu)50-51
• 4.1.3 信號(hào)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)51-54
• 4.1.4 檢測(cè)系統(tǒng)工作流程54-56
• 4.2 改進(jìn) FFT 光伏諧波分析方法的應(yīng)用56-60
• 4.2.1 光伏諧波計(jì)量參數(shù)56-57
• 4.2.2 基于 Hanning 卷積窗的諧波參數(shù)求解57-59
• 4.2.3 光伏諧波檢測(cè)系統(tǒng)誤差分析59-60
• 4.3 系統(tǒng)測(cè)試60-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71-72
• 致謝72

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