單相光伏并網(wǎng)逆變器及其孤島檢測技術(shù)的研究

【摘要】：太陽能因其可再生、無污染而被公認(rèn)為未來理想的替代能源之一。近年來,光伏并網(wǎng)發(fā)電作為太陽能的一種直接利用方式而備受關(guān)注,其中,光伏并網(wǎng)逆變器的相關(guān)技術(shù)成為研究的熱點。 本文以單相光伏并網(wǎng)逆變器為研究對象,在對其拓撲結(jié)構(gòu)、調(diào)制方法以及并網(wǎng)控制策略等研究的基礎(chǔ)上,重點對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島檢測技術(shù)進行了深入地分析和研究,主要的工作如下： 1,對不同結(jié)構(gòu)光伏并網(wǎng)逆變器的特性和工作原理進行了分析,確立了本文逆變器的主電路拓撲；結(jié)合主電路拓撲,著重闡述了正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)以及鎖相技術(shù)的基本原理,給出了二者基于DSP的軟件實現(xiàn)方法；對比分析了幾種經(jīng)典的電流控制策略,推導(dǎo)了本文基于電網(wǎng)電壓前饋的輸出電流瞬時值控制的設(shè)計方法； 2,分析了孤島檢測原理,介紹了常見的孤島檢測方法,并分析了它們的優(yōu)缺點及適用范圍；深入分析和討論了逆變器內(nèi)部有源檢測法和無源檢測法的有效性評價體系,對各種坐標(biāo)系下的孤島檢測盲區(qū)進行了定量描述； 3,詳細分析了主動移頻式孤島檢測法的工作原理,并從孤島檢測盲區(qū)和電能質(zhì)量兩個方面對帶正反饋主動頻率偏移法的有效性進行了評估及仿真驗證；針對傳統(tǒng)正反饋主動移頻式孤島檢測算法參數(shù)的選取與孤島檢測盲區(qū)和輸出電能質(zhì)量之間無法兼顧的問題,提出了一種模糊自適應(yīng)頻率偏移算法,并對其進行了仿真分析；結(jié)果表明,該方法具有檢測速度快、無盲區(qū)、低畸變等特點； 4,搭建了一臺基于TMS320F2808的光伏并網(wǎng)逆變器實驗樣機,詳細敘述了其軟硬件設(shè)計方案,最后進行了系統(tǒng)并網(wǎng)以及孤島檢測的相關(guān)實驗,并對實驗結(jié)果進行了分析。 【關(guān)鍵詞】：并網(wǎng)逆變器 孤島檢測 主動頻率偏移法 檢測盲區(qū) 電能質(zhì)量 模糊自適應(yīng)控制
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 課題背景及意義12-13
• 1.2 光伏并網(wǎng)逆變器概述13-17
• 1.2.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)簡介13-14
• 1.2.2 并網(wǎng)逆變器的發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 光伏逆變器的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)15-17
• 1.3 孤島效應(yīng)17-20
• 1.3.1 孤島效應(yīng)及其危害17-19
• 1.3.2 孤島效應(yīng)的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容20-22
• 第2章 單相光伏并網(wǎng)逆變器的工作原理22-40
• 2.1 主電路拓撲22-27
• 2.1.1 并網(wǎng)逆變器的分類與比較22-25
• 2.1.2 本文并網(wǎng)逆變器的主電路拓撲25-27
• 2.2 正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)27-31
• 2.2.1 SPWM的基本原理27-28
• 2.2.2 SPWM的調(diào)制方式28-30
• 2.2.3 單級性SPWM調(diào)制的DSP實現(xiàn)30-31
• 2.3 鎖相環(huán)(PLL)技術(shù)31-33
• 2.3.1 PLL的基本原理31-32
• 2.3.2 單相軟件鎖相環(huán)(SPLL)32-33
• 2.4 逆變器并網(wǎng)控制策略33-38
• 2.4.1 逆變器輸出電流控制方式34-36
• 2.4.2 基于電網(wǎng)電壓前饋的輸出電流瞬時值控制36-38
• 2.5 本章小結(jié)38-40
• 第3章 反孤島策略及其有效性評估40-56
• 3.1 孤島檢測原理及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)40-43
• 3.1.1 孤島檢測原理分析40-42
• 3.1.2 孤島檢測相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)42-43
• 3.2 基于并網(wǎng)逆變器的反孤島策略43-50
• 3.2.1 內(nèi)部無源檢測法43-46
• 3.2.2 內(nèi)部有源檢測法46-49
• 3.2.3 外部檢測法49-50
• 3.3 反孤島策略的有效性評估50-55
• 3.3.1 孤島檢測盲區(qū)50
• 3.3.2 過/欠壓、過/欠頻檢測法的有效性評估50-53
• 3.3.3 基于相位判據(jù)的有效性評估53-55
• 3.4 本章小結(jié)55-56
• 第4章 主動移頻式孤島檢測方法的研究56-80
• 4.1 主動頻率偏移法的工作原理56-58
• 4.2 AFDPF法的有效性評估58-65
• 4.2.1 AFDPF算法參數(shù)對NDZ的影響58-61
• 4.2.2 AFDPF算法參數(shù)與并網(wǎng)電流THD的關(guān)系61-63
• 4.2.3 仿真驗證63-65
• 4.3 基于模糊控制的自適應(yīng)頻率偏移孤島檢測算法65-78
• 4.3.1 不同特性負載在固定擾動下的頻率偏移66-67
• 4.3.2 FAFD法的原理分析67-68
• 4.3.3 FAFD法反饋參數(shù)k_1的自適應(yīng)模糊整定68-73
• 4.3.4 FAFD法仿真分析73-78
• 4.4 本章小結(jié)78-80
• 第5章 2KW光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)80-104
• 5.1 系統(tǒng)總體設(shè)計80-81
• 5.2 主電路參數(shù)設(shè)計81-85
• 5.2.1 BOOST升壓電路的設(shè)計81-83
• 5.2.2 DC/AC逆變電路功率管的選擇83
• 5.2.3 輸出濾波器的設(shè)計83-85
• 5.3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計85-90
• 5.3.1 驅(qū)動電路86-87
• 5.3.2 采樣電路87-89
• 5.3.3 過零檢測電路89
• 5.3.4 硬件保護電路89-90
• 5.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計90-97
• 5.4.1 系統(tǒng)自檢及其初始化91
• 5.4.2 母線電壓控制91-92
• 5.4.3 最大功率點跟蹤控制92-93
• 5.4.4 并網(wǎng)電流控制93-94
• 5.4.5 孤島檢測方案的制定94-95
• 5.4.6 系統(tǒng)保護及故障處理95-97
• 5.5 實驗結(jié)果及分析97-102
• 5.5.1 實驗臺架介紹97-98
• 5.5.2 系統(tǒng)并網(wǎng)實驗98-100
• 5.5.3 孤島檢測實驗100-102
• 5.6 本章小結(jié)102-104
• 第6章 總結(jié)與展望104-106
• 6.1 總結(jié)104-105
• 6.2 展望105-106
• 參考文獻106-110
• 致謝110-112
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項目和成果112

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