光伏发电系统逆变器控制及其孤岛检测

论文摘要

随着全球对环境保护的日益关注,太阳能作为未来一种新的替代能源,因其清洁、无污染和取之不尽用之不竭的特点,已经引起了广泛的关注。为了有效的利用太阳能,应该对光伏发电系统进行研究分析。本文选取两级单相光伏并网系统作为研究对象,对光伏并网系统中的光伏阵列、最大功率点跟踪策略、逆变器控制策略和孤岛检测方法进行了详细的分析和研究。本文的主要工作和成果如下:(1)针对光伏电池的模型进行分析,并通过仿真进行验证,仿真结果表明功率随着电压的增大先增大后减小,从而为最大功率跟踪提供基础。结合最大功率点跟踪算法的分析,选择干扰观测法进行仿真研究,系统的功率在达到最大功率后在其附近很小范围内波动。(2)光伏并网逆变器控制策略的研究关系到逆变器输出电能的品质。本文采用电压源电流控制方式,分别采用滞环电流比较法和SPWM法进行仿真研究,SPWM法对逆变器输出的电流控制较好,达到单位功率因数输出。(3)结合光伏电池、Boost电路和逆变器的仿真,搭建一个两级单相光伏并网系统,其仿真结果显示逆变器输出电流与电网电压在经过一段时间的调整后基本达到同频同相。(4)在光伏并网系统的孤岛检测研究中,主要对滑模频率偏移法(SMS)和主动频率偏移法(AFD)进行仿真分析,并用5电平级联逆变器代替单个逆变器对AFD方法进行验证分析,结果表明相对于单个逆变器来说,在级联逆变器中AFD检测法的检测时间较长,但是仍然能在国际标准限定范围内检测出孤岛。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究背景和研究意义
• 1.2 光伏发电系统的基本概述
• 1.2.1 光伏发电系统的基本构成
• 1.2.2 光伏发电系统的分类
• 1.3 光伏并网发电系统的关键技术及发展现状
• 1.3.1 光伏阵列的最大功率点跟踪
• 1.3.2 逆变器控制策略的研究
• 1.3.3 孤岛检测技术
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第2章 光伏并网发电系统
• 2.1 光伏发电系统
• 2.1.1 光伏电池的等效模型
• 2.1.2 光伏电池的特性分析
• 2.2 光伏电池的最大功率点跟踪策略
• 2.2.1 MPPT的原理分析
• 2.2.2 常见的MPPT方法
• 2.3 光伏直流转换器
• 2.3.1 直流斩波电路
• 2.3.2 开关电源型DC-DC转换器
• 第3章 光伏并网系统逆变器控制策略研究
• 3.1 并网逆变器的控制类型
• 3.2 DC-AC全桥逆变模型
• 3.3 逆变器输出电流的控制方式
• 3.4 并网DC-AC逆变器仿真与分析
• 3.4.1 LC滤波器参数选择
• 3.4.2 并网DC-AC逆变器的仿真
• 3.5 光伏系统仿真
• 3.5.1 系统框图及其分析
• 3.5.2 光伏电池仿真
• 3.5.3 Boost升压电路仿真研究
• 3.5.4 最大功率跟踪的实现
• 3.5.5 光伏并网系统仿真结果与分析
• 第4章 光伏并网系统的孤岛检测方法
• 4.1 孤岛效应分析及其检测标准
• 4.1.1 孤岛效应的概念和分析
• 4.1.2 孤岛检测的相关标准
• 4.2 孤岛检测方法
• 4.2.1 被动检测方法
• 4.2.2 主动检测方法
• 4.3 孤岛检测方法比较
• 第5章 光伏并网系统的孤岛检测仿真及盲区分析
• 5.1 光伏并网系统功率分析
• 5.2 PJD检测法和SMS检测法的建模分析
• 5.3 PJD检测法和SMS检测法的具体仿真实现
• 5.3.1 PJD检测法的仿真实现
• 5.3.2 SMS检测法的实现
• 5.3.3 AFD检测法的实现
• 5.4 孤岛检测的盲区分析
• 5.4.1 检测盲区的基本概念
• 5.4.2 过/欠电压，高/低频率法的检测盲区分析
• 5.4.3 相位跳变检测法的检测盲区分析
• 5.4.4 主动频率偏移法的检测盲区分析
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果