基于逆变器的微电网孤岛检测研究

论文摘要

分布式发电技术的出现给电力系统的配电网带来了很大的变革,一方面在配电网中加入了电源,提高了供电可靠性,另一方面,分布式电源的应用也给电力系统和用户带来了一些问题,比如并网时的冲击,电网反生故障或者维修时出现分布式电源与负荷从主网中脱离出来形成孤岛等。本文引述了孤岛和孤岛运行的概念,分析了孤岛的形成原因,简述了孤岛对电网的影响,包括计划孤岛运行可以提高电网供电可靠性,非计划孤岛运行则会给电力系统的稳定性和维修人员的安全带来很大的威胁。本文分析了孤岛的应对策略——孤岛时分布式电源退出运行和继续运行,并详细介绍了孤岛的划分方法,为以后更为深刻的孤岛划分研究打下了基础。本文分析了孤岛检测的研究意义和研究现状,简述了孤岛检测的标准和基本原理,详细介绍了孤岛检测的远程通信法、本地主动检测法和本地被动检测法。主动检测法包括阻抗测量法、测量无功输出法、滑模频率漂移法、主动频率偏移法、Sandia电压偏移法、Sandia频率偏移法、频率突变检测法、有功无功扰动法及正反馈法。被动检测法包括频率检测法、电压检测法、频率变化率检测法、相位偏移法、电压谐波检测法、关键电气量变化率法。本文详细介绍了正反馈孤岛检测法的理论,根据这个理论设计了正反馈检测法仿真模型所需的并网逆变器、所需的电流参数、反馈的增益值、比例积分环节PI、用于维持反馈系统稳定性的锁相环PLL以及调节反馈电流、电网电流和孤岛电流相位的PWM控制单元。最后本文搭建了正反馈孤岛检测法的仿真模型,并根据仿真计算结果验证了此方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 分布式发电技术
• 1.2.1 分布式发电的概念
• 1.2.2 分布式发电的分类
• 1.2.3 分布式电源的接入对电网的影响
• 1.3 孤岛检测的研究意义与现状
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第二章 孤岛的形成与划分
• 2.1 微电网、孤岛和孤岛运行
• 2.1.1 微电网及其构成
• 2.1.2 孤岛和孤岛运行
• 2.1.3 计划孤岛运行和非计划孤岛运行
• 2.2 孤岛的应对策略和孤岛划分
• 2.2.1 反孤岛效应策略
• 2.2.2 孤岛的划分
• 2.3 本章小结
• 第三章 孤岛检测方法
• 3.1 孤岛检测的标准、分类和基本原理
• 3.1.1 孤岛检测的标准
• 3.1.2 孤岛检测方法的分类
• 3.1.3 孤岛检测的基本原理
• 3.2 电网侧的远程检测法
• 3.2.1 远程跳闸法
• 3.2.2 电力线载路波通信法
• 3.3 主动检测法
• 3.3.1 阻抗测量检测法
• 3.3.2 测量无功输出法
• 3.3.3 滑模频率漂移法SMS（Slip-mode Frequency Shift）
• 3.3.4 主动频率偏移法（Active Frequency Drift）
• 3.3.5 Sandia电压偏移检测法（SVS（Sandia Voltage Shift））
• 3.3.6 Sandia频率偏移检测法（Sandia Frequency Shift,SFS）
• 3.3.7 频率突变检测法（Frequency Jump,FJ）
• 3.3.8 有功无功扰动法和正反馈法
• 3.4 被动检测法
• 3.4.1 频率检测法
• 3.4.2 电压检测法
• 3.4.3 频率变化率检测法
• 3.4.4 相位偏移检测法（VS）
• 3.4.5 电压谐波检测法
• 3.4.6 关键电量变化率检测法
• 3.5 本章小结
• 第四章 正反馈检测法的系统设计与仿真分析
• 4.1 正反馈孤岛检测法的理论分析
• 4.2 系统设计
• 4.2.1 并网逆变器的设计
• 4.2.2 设计电流参数
• 4.2.3 反馈增益的确定
• 4.2.4 PI的选取
• 4.2.5 PLL的选择
• 4.2.6 SPWM控制技术
• 4.3 仿真验证
• 4.3.1 正反馈检测法的仿真模型
• 4.3.2 仿真结果验证
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文