光伏并网逆变器孤岛效应特性与检测手段的研究

【摘要】：光伏并网发电是新能源发电的主要形式之一,而并网逆变器是整个光伏并网发电系统的核心部件,为了确保太阳能并网发电的安全性,孤岛效应检测就成为逆变器所必备的功能。目前的逆变器主要通过在逆变过程中加入扰动的方式来完成孤岛效应检测。实际应用中,以主动移频法为代表的扰动方式由于负载情况的多变性,往往存在着一定的盲区。本文对孤岛效应进行了详细的研究与分析： 首先,描述了光伏并网逆变器的工作原理和控制策略,详细分析了基于电流无差拍控制策略,为后文建立主动移频扰动法的控制模型奠定了基础。 其次,对孤岛效应进行深入研究分析,推导了孤岛效应发生后负载情况与电压、电流的理论关系,并选择了主动移频法和滑模移相法这两种主动式孤岛检测手段进行了详细分析。 再次,广泛参考了国外不同国家对于光伏逆变器孤岛效应检测测试的行业标准,整理了一套国内广泛应用的光伏并网逆变器孤岛保护试验测试的完整方案。 最后,选择了其中一种主动式孤岛检测手段,并对其检测盲区进行了分析,提出了一种基于频率变化率的孤岛效应特征检测方法,并研制了一台光伏并网逆变器被动式检测装置,通过进行试验来验证其可靠性。 【关键词】：孤岛效应 逆变器 主动移频法 孤岛保护试验 频率变化率
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 能源危机与新能源发展9-14
• 1.1.1 世界能源供需现状与发展趋势9-10
• 1.1.2 可再生能源的发展10-12
• 1.1.3 光伏发电是未来世界的能源支柱12
• 1.1.4 光伏在国内外的发展状况12-14
• 1.2 孤岛效应的概念14-15
• 1.2.1 非计划孤岛效应的定义14
• 1.2.2 非计划孤岛效应的危害14-15
• 1.2.3 现有孤岛检测手段的局限性15
• 1.3 本文的主要工作15-17
• 第2章 光伏并网逆变器的原理及控制策略17-26
• 2.1 并网逆变器的主电路拓扑17
• 2.2 并网逆变器的工作原理分析17-22
• 2.2.1 双极性调制工作原理分析18-20
• 2.2.2 单极性调制工作原理分析20-22
• 2.3 并网逆变器的控制策略22-26
• 2.3.1 光伏并网逆变器的分类22
• 2.3.2 基于无差拍算法的控制策略22-24
• 2.3.3 基于无差拍算法的仿真验证24-26
• 第3章 孤岛效应的研究26-37
• 3.1 光伏并网逆变器的工作特点26
• 3.2 光伏并网逆变器孤岛效应的理论分析26-29
• 3.2.1 负载有功对公共耦合点电压幅值的影响27
• 3.2.2 负载无功对公共耦合点电压频率的影响27-29
• 3.3 光伏并网逆变器孤岛效应的仿真验证29-31
• 3.4 光伏并网逆变器孤岛效应检测方法的分类31-32
• 3.5 常用的主动式孤岛效应检测方法32-37
• 3.5.1 基于AFD原理的主动式孤岛检测方法32-34
• 3.5.2 基于SMS原理的主动式孤岛检测方法34-35
• 3.5.3 主动式孤岛检测算法仿真35-37
• 第4章 孤岛测试标准与检测方法37-47
• 4.1 并网逆变器孤岛效应测试标准37
• 4.2 澳大利亚标准37-40
• 4.2.1 电压、频率限值37-38
• 4.2.2 测试负载工况38-39
• 4.2.3 RLC并联型负载39
• 4.2.4 光电子负载测试39-40
• 4.3 德国VDE标准40-41
• 4.3.1 测试电路40
• 4.3.2 测试过程40-41
• 4.4 并网逆变器防孤岛效应保护功能的测试41-47
• 4.4.1 孤岛效应保护试验平台的建立41-43
• 4.4.2 孤岛效应保护试验条件43
• 4.4.3 孤岛效应保护试验中的参数与限值43-44
• 4.4.4 孤岛效应保护试验的步骤44-47
• 第5章 孤岛检测盲区分析与检测新方法47-59
• 5.1 孤岛效应检测盲区分析47-50
• 5.1.1 孤岛检测的盲区47-48
• 5.1.2 AFD法与AFDPF法的盲区分析48-50
• 5.2 基于频率变化率的孤岛效应检测方法50-54
• 5.3 试验装置研发与检测数据记录54-59
• 5.3.1 光伏并网逆变器孤岛检测装置54-56
• 5.3.2 试验与检测数据56-59
• 第6章 结论与展望59-60
• 6.1 结论59
• 6.2 展望59-60
• 参考文献60-62
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果62-63
• 致谢63

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