光伏并網(wǎng)逆變器的孤島檢測研究

【摘要】：近年來光伏發(fā)電發(fā)展迅速，并已經(jīng)實現(xiàn)了并網(wǎng)運行。隨著越來越多的光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)，由此引起的孤島效應(yīng)受到了極大的關(guān)注。孤島效應(yīng)的發(fā)生對系統(tǒng)設(shè)備和工作人員的安全構(gòu)成威脅，因此對孤島效應(yīng)的有效檢測是光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行必須要解決的關(guān)鍵問題。現(xiàn)有光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島檢測方法包括遠(yuǎn)程檢測方法和本地檢測方法兩大類，然而兩類方法各有其優(yōu)缺點。因此，對孤島效應(yīng)及其檢測方法進行深入研究具有重要的現(xiàn)實意義。 論文首先介紹了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)孤島檢測的背景、現(xiàn)狀及其研究意義，在此基礎(chǔ)上給出了主要的研究內(nèi)容。其次，通過分析光伏并網(wǎng)系統(tǒng)功率流動情況，對孤島效應(yīng)的發(fā)生機理進行了研究。分析了光伏并網(wǎng)逆變器輸出和本地負(fù)載的功率匹配情況，闡述了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)生孤島效應(yīng)時功率匹配情況與并網(wǎng)逆變器輸出端電壓、頻率變化之間的關(guān)系。再次，詳細(xì)分析了遠(yuǎn)程孤島檢測方法，對各種遠(yuǎn)程檢測方法的基本檢測原理和優(yōu)缺點進行了研究。特別介紹了新出現(xiàn)的智能遠(yuǎn)程孤島檢測方法的檢測原理，并進行了設(shè)備投入和對系統(tǒng)擴展的適應(yīng)能力等方面的比較。接著闡述了本地孤島檢測方法的原理和檢測效果，推導(dǎo)出了描述檢測盲區(qū)的判據(jù)。針對傳統(tǒng)的主動頻率偏移方案對并網(wǎng)逆變器輸出的電能質(zhì)量影響較大的缺點，設(shè)計了改進頻率擾動方案對孤島效應(yīng)進行檢測。通過理論推導(dǎo)，分析了改進頻率擾動方案的檢測效果，并與主動頻率偏移方案進行了比較。最后，在MATLAB中建立了一個單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)仿真模型，對改進頻率擾動方案進行了仿真。 論文通過對系統(tǒng)功率匹配情況的分析，得到了影響孤島效應(yīng)檢測效果的原因，相應(yīng)地設(shè)計了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的改進頻率擾動方案對孤島效應(yīng)進行檢測。理論分析表明，與主動頻率偏移方案相比，改進頻率擾動方案的檢測速度更快、對并網(wǎng)逆變器輸出電能質(zhì)量的影響更小，能取得較好的檢測效果。MATLAB中的仿真結(jié)果驗證了改進頻率擾動方案的有效性和可行性。 【關(guān)鍵詞】：光伏系統(tǒng) 并網(wǎng)逆變器 孤島檢測 主動頻率偏移方案
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM464;TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 論文的選題背景9-10
• 1.1.1 能源危機與可再生能源9
• 1.1.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)及其發(fā)展9-10
• 1.2 孤島效應(yīng)的提出及其研究意義10-12
• 1.2.1 孤島效應(yīng)及其危害11-12
• 1.2.2 論文的研究意義12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容13-14
• 2 孤島效應(yīng)的基本問題14-24
• 2.1 孤島效應(yīng)的發(fā)生及其檢測14-18
• 2.1.1 孤島效應(yīng)的發(fā)生機理14-15
• 2.1.2 孤島效應(yīng)發(fā)生的可能性15-16
• 2.1.3 孤島效應(yīng)的檢測16-18
• 2.2 孤島效應(yīng)的理論分析18-24
• 2.2.1 功率匹配分析18-20
• 2.2.2 負(fù)載性質(zhì)對孤島檢測的影響20-21
• 2.2.3 功率匹配仿真分析21-24
• 3 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程孤島檢測24-31
• 3.1 傳統(tǒng)遠(yuǎn)程檢測方法24-26
• 3.1.1 阻抗投切法24-25
• 3.1.2 電力線載波通信法25-26
• 3.1.3 遠(yuǎn)動釋放法26
• 3.1.4 傳統(tǒng)遠(yuǎn)程方法分析26
• 3.2 智能遠(yuǎn)程孤島檢測方法26-30
• 3.2.1 基于 PMU 的孤島檢測27-28
• 3.2.2 集中控制的檢測方法28
• 3.2.3 分布控制的孤島檢測28-29
• 3.2.4 智能方法分析29-30
• 3.3 遠(yuǎn)程檢測方法總結(jié)30-31
• 4 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的本地孤島檢測31-40
• 4.1 被動檢測方法31-33
• 4.1.1 過/欠電壓和高/低頻率檢測31
• 4.1.2 電壓諧波檢測31-32
• 4.1.3 相位跳變檢測32-33
• 4.2 主動檢測方法33-36
• 4.2.1 主動頻率偏移方案33-34
• 4.2.2 滑模頻率偏移法34-35
• 4.2.3 功率擾動檢測35-36
• 4.3 檢測盲區(qū)分析36-40
• 4.3.1 由 P× Q 坐標(biāo)系描述的檢測盲區(qū)37-38
• 4.3.2 由 Qf0×Cnorm坐標(biāo)系描述的檢測盲區(qū)38-40
• 5 檢測方案的設(shè)計及其仿真40-54
• 5.1 AFD 方案40-43
• 5.1.1 檢測原理分析40-42
• 5.1.2 斬波系數(shù)的確定42-43
• 5.2 改進頻率擾動方案43-47
• 5.2.1 改進頻率擾動方案的提出43-45
• 5.2.2 改進頻率擾動方案與與 AFD 方案的比較45-47
• 5.3 檢測方案的仿真分析47-54
• 5.3.1 單相光伏并網(wǎng)逆變器控制仿真47-49
• 5.3.2 孤島檢測的仿真分析49-54
• 結(jié)論54-55
• 致謝55-56
• 參考文獻56-59
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果59

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