基于滑模频率偏移法的光伏孤岛检测的研究

【摘要】：随着日渐发展的经济体,现有能源不再满足当前的消耗,所以需要寻找新能源。近年来太阳能的应用也越来越广泛,现在光伏发电也是新兴产业。孤岛检测是光伏发电系统中最为重要的问题,减小孤岛检测时间可以实现电网安全稳定的运行。当电网发生故障,或断路器由于某些原因断开时,这样会造成光伏发电系统与电网发生脱离,从而形成孤岛效应。当发生孤岛效应时,如果不能够快速的检测到孤岛信号会给光伏发电系统带来严重的危害如:逆变器带电作业时,会对检测人员造成生命危害;逆变器没有与负载脱离时,会对负载产生毁灭性的破坏。为了准确、快速的切除孤岛效应,本文对孤岛信号的产生和检测进行相应的研究,并通过相应的算法进行仿真,更好的防止孤岛效应的产生。首先,以单相光伏并网发电最为基础原理,研究光伏并网过程中需要的相关变量,直流/直流(DC/DC)、直流/交流(DC/AC)、LC滤波、电流环和电压环和最大功率点跟踪等,通过对光伏并网发电系统的设计和计算,进行仿真得出相应的波形。其次,在单相光伏并网发电的基础上对三相光伏并网发电进行扩展,实现稳定的逆变进行并网。应用滑模频率漂移检测法(Slip-Mode Frequency Shift),介绍SMS孤岛检测的方式方法并搭建SMS检测系统的仿真模型,在仿真中得到SMS检测方法对母线的实时检测、SMS对逆变器IPCC的检测、SMS对逆变器UPCC的检测,当发现孤岛信号时,将其迅速解除电网。最后,为了能够减小对光伏发电系统输出功率的影响,并快速检测出孤岛现象,提出了一种新的IM-SMS算法。这种思想,通过适当的选取光伏发电系统输出电流偏移的频率值以及光伏发电系统输出电流在偏移周期的幅度值,相对减小了光伏发电系统输出功率的影响。并通过搭建Matlab/Simulink光伏并网孤岛检测模型进行仿真,并联比较IM-SMS算法与SMS算法,表明改进后的算法能够更加准确、快速的检测出孤岛信号,并且减小检测盲区,从而提高光伏并网发电的安全性和稳定性。 【关键词】：光伏并网发电 孤岛检测 检测盲区 逆变器 SMS
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 太阳能发展概况10-11
• 1.1.1 太阳能发展的背景10
• 1.1.2 太阳能发展的优势10-11
• 1.2 国内外孤岛检测方法发展概况11-12
• 1.3 孤岛监测方法12-14
• 1.4 光伏并网系统结构14-17
• 1.5 本文主要研究内容17-18
• 第2章 单相光伏并网设计18-34
• 2.1 系统结构18
• 2.2 系统控制思想18-19
• 2.2.1 光伏并网逆变器的控制方法18-19
• 2.3 系统部分设计19-24
• 2.3.1 升压部分设计19-21
• 2.3.2 逆变部分设计21-22
• 2.3.3 滤波器设计22-24
• 2.4 系统控制数学模型24-33
• 2.4.1 电流环设计24-26
• 2.4.2 电压环设计26-28
• 2.4.3 MPPT设计28-30
• 2.4.4 单相并网系统仿真30-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 光伏并网孤岛检测方法34-43
• 3.1 孤岛效应产生的机理34-35
• 3.2 孤岛效应35
• 3.3 孤岛检测的国际标准和基本原理35-38
• 3.3.1 孤岛检测的国际标准35-36
• 3.3.2 孤岛检测的基本原理36-38
• 3.4 孤岛检测的原理和仿真38-42
• 3.4.1 孤岛检测方法38
• 3.4.2 滑模频率漂移检测方法38-39
• 3.4.3 SMS算法的参数选取39
• 3.4.4 SMS检测孤岛的仿真39-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 对SMS光伏并网孤岛检测算法的改进43-51
• 4.1 减小盲区的意义43
• 4.2 SMS算法改进及算法实现43-45
• 4.2.1 改进算法原理43
• 4.2.2 算法的参数优化43-45
• 4.3 盲区分析45
• 4.4 孤岛检测仿真研究45-50
• 4.5 本章小结50-51
• 结论51-52
• 参考文献52-56
• 致谢56

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