基于孤島效應(yīng)的小型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)研究

【摘要】：隨著社會生產(chǎn)的日益發(fā)展,隨著能源消耗的不斷增長和生態(tài)環(huán)境的日益惡化,全球范圍內(nèi)的能源危機也日益突出。太陽能作為一種無污染的新能源,受到一致青睞。近年來,隨著光伏組件價格的不斷降低和光伏技術(shù)的發(fā)展,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)將逐漸由現(xiàn)在的補充能源向替代能源過渡。光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)已成為太陽能光伏應(yīng)用的主流。 在光伏發(fā)電系統(tǒng)中,光伏電池陣列作為系統(tǒng)的核心部件之一,是能源供給部件,因此在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)仿真模型的研究中,對光伏電池陣列的研究非常重要。根據(jù)光伏電池工作原理建立的數(shù)學(xué)模型,運用Matlab/Simulink建立了光伏電池陣列的仿真模型,得到了太陽光照強度和環(huán)境溫度對光伏電池陣列模型的影響特性曲線。 本文以TMS320F2812為主控芯片,根據(jù)系統(tǒng)的性能指標要求,設(shè)計了小功率的并網(wǎng)逆變器的硬件電路,主要包括系統(tǒng)逆變主電路、DSP最小系統(tǒng)電路、系統(tǒng)電源電路、交直流電壓電流檢測電路、功率開關(guān)管及其驅(qū)動電路、鎖相環(huán)電路等單元。硬件系統(tǒng)將光伏電池輸出的直流電經(jīng)Boost電路升壓到400V,通過全橋逆變電路變?yōu)?20V交流電,檢測電路將電壓、電流信號送入DSP,通過對前級Boost電路和全橋逆變電路控制,從而實現(xiàn)了系統(tǒng)并網(wǎng)運行。 本文對有源頻率偏移法(AFD)孤島檢測的工作原理及具體實現(xiàn)過程進行分析,采用matlab/simulink工具對該檢測法進行孤島檢測仿真計算和測試。在此基礎(chǔ)上,研究該方法檢測孤島時不同的斬波率與極性的選取對系統(tǒng)運行性能的影響,并且對AFD的檢測盲區(qū)(NDZ)進行分析。 另一方面,在分析傳統(tǒng)的AFD法基礎(chǔ)上,提出一種小幅電流干擾的組合式改進方法。重點討論干擾施加的方式,特別是施加時間的選取,使之在自動重合閘之前檢測到孤島效應(yīng)的發(fā)生。采用該檢測方法進行孤島檢測仿真,并將仿真結(jié)果與AFD單獨作用時的仿真結(jié)果作比較,說明該方法有較大的優(yōu)勢和實用價值。 【關(guān)鍵詞】：DSP AFD 小幅電流干擾 逆變器
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題的研究背景和意義9-10
• 1.2 太陽能的轉(zhuǎn)換利用方式10-11
• 1.3 分布式發(fā)電系統(tǒng)11-12
• 1.4 MPPT研究狀況12
• 1.5 光伏并網(wǎng)逆變器的發(fā)展狀況12-13
• 1.6 孤島效應(yīng)13-14
• 1.6.1 定義13
• 1.6.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.7 本文的主要工作14-15
• 第2章 光伏電池特性與MPPT介紹15-26
• 2.1 光伏電池原理15-16
• 2.2 光伏電池模型及其輸出特性16-19
• 2.2.1 光伏電池的等效電路16-18
• 2.2.2 陣列模組特性18-19
• 2.3 光伏電池MPPT方法19-25
• 2.3.1 恒定電壓法19
• 2.3.2 擾動觀察法19-21
• 2.3.3 增量電導(dǎo)法21-22
• 2.3.4 自適應(yīng)占空比擾動法22-24
• 2.3.5 幾種MPPT方法對比24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計26-43
• 3.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)26-27
• 3.1.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)組成26
• 3.1.2 光伏并網(wǎng)并網(wǎng)逆變器主控系統(tǒng)26-27
• 3.2 光伏逆變器27-31
• 3.2.1 光伏逆變器并網(wǎng)控制策略分類28-29
• 3.2.2 電流控制型逆變器并網(wǎng)方案29-31
• 3.3 DSP控制電路設(shè)計31-35
• 3.3.1 DSP芯片介紹31-32
• 3.3.2 DSP電源電路32-33
• 3.3.3 時鐘電路33
• 3.3.4 JTAG接口電路33-34
• 3.3.5 復(fù)位電路34-35
• 3.3.6 外擴存儲器電路35
• 3.4 系統(tǒng)外圍電路設(shè)計35-42
• 3.4.1 逆變器電源電路35-36
• 3.4.2 開關(guān)管選取及其驅(qū)動電路36-37
• 3.4.3 電網(wǎng)電壓及過零點檢測電路37-38
• 3.4.4 電網(wǎng)電流及逆變電流檢測電路38-39
• 3.4.5 直流電壓和電流檢測電路39-40
• 3.4.6 鎖相環(huán)電路40-41
• 3.4.7 抗干擾設(shè)計41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島檢測方法43-53
• 4.1 孤島效應(yīng)發(fā)生的原理43-44
• 4.2 危害性44-45
• 4.3 檢測盲區(qū)NDZ分析45-46
• 4.4 孤島檢測的國際通行標準46-47
• 4.5 檢測方法47-52
• 4.5.1 被動式檢測47-49
• 4.5.2 主動式檢測49-51
• 4.5.3 電網(wǎng)側(cè)孤島檢測51-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 第5章 孤島檢測仿真研究53-69
• 5.1 光伏逆變器仿真53-55
• 5.2 頻率偏移法AFD及仿真55-57
• 5.2.1 頻率偏移法AFD原理55-56
• 5.2.2 頻率偏移法AFD具體實現(xiàn)56-57
• 5.3 頻率偏移法AFD仿真57-62
• 5.3.1 頻率監(jiān)測57-58
• 5.3.2 仿真結(jié)果58-60
• 5.3.3 頻率偏移法AFD特性分析60-61
• 5.3.4 AFD法優(yōu)化的若干建議61-62
• 5.4 使用小幅電流干擾改進的頻率偏移法62-68
• 5.4.1 改進的光伏并網(wǎng)技術(shù)規(guī)范62
• 5.4.2 傳統(tǒng)小幅電流干擾法62-63
• 5.4.3 干擾施加具體分析63-64
• 5.4.4 干擾時間選取64-65
• 5.4.5 施加小幅電流干擾的頻率偏移法AFD的具體實現(xiàn)65-66
• 5.4.6 仿真結(jié)果66-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 第6章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 工作總結(jié)69-70
• 6.2 下一步工作展望70-71
• 參考文獻71-74
• 致謝74

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