光伏并网逆变器的孤岛检测研究

论文摘要

日益严峻的能源危机与环境问题迫使人类寻求各种替代能源。太阳能具有可再生、无污染、安全可靠等优点，在全世界被广泛地推广和利用起来。光伏并网发电能有效提高太阳能的利用率，是当前的一个研究热点。光伏并网发电系统向电网中注入逆向功率使得孤岛效应成为了一个次生问题。孤岛效应对设备和人员可能造成严重危害，孤岛检测功能成为了光伏并网设备所必须具备的一项功能。随着并入电网的分布式发电设备不断地增多，孤岛效应发生的概率也随之增大，孤岛效应可能带来的严重影响必须被重视。本文介绍了孤岛的产生机理及危害、孤岛分析的基本模型和主要方法，并对现有的各种孤岛检测方法进行了详细阐述。在MATLAB仿真环境下，对孤岛检测中的若干问题进行了深入研究，主要完成了以下工作：对相位偏移检测算法进行了改进；对频率偏移和相位偏移两类方法进行了综合比较；分析了逆变器控制输出模式、多变量扰动对单机孤岛检测的影响；对多机并联运行情况下的孤岛检测进行了研究，分析了导致多机孤岛检测失败的原因，提出了相应的解决办法。完成了以TMS320F218型DSP为核心的并网逆变器控制系统中信号采集与处理模块、PWM波产生模块、孤岛检测模块等部分的软硬件设计，对样机的孤岛检测功能进行了实验测试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.1.1 能源危机与新能源开发
• 1.1.2 光伏发电技术
• 1.1.3 孤岛效应的定义及危害
• 1.2 孤岛检测的国内外标准
• 1.3 孤岛检测的研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 孤岛检测的主要方法与基本理论
• 2.1 孤岛检测研究模型的分析
• 2.1.1 孤岛检测的研究模型
• 2.1.2 研究模型的分析
• 2.2 孤岛检测的方法
• 2.2.1 本地检测法
• 2.2.1.1 被动检测法
• 2.2.1.2 主动孤岛检测法
• 2.2.2 非本地孤岛检测法
• 2.3 孤岛检测失败的原因及盲区描述方法
• 2.3.1 孤岛检测失败的原因
• 2.3.2 盲区描述方法
• 2.4 本章小结
• 第3章 孤岛检测中若干问题的研究
• 3.1 被动孤岛检测法的发展与应用分析
• 3.1.1 被动检测法存在的问题
• 3.1.2 被动检测法与主动检测法的混合使用
• 3.1.3 人工智能方法在孤岛检测中的应用
• 3.2 相位偏移类孤岛检测方法的优化
• 3.3 主动频率偏移法与相位偏移法的比较
• 3.3.1 AFD 法与相位偏移法的联系
• 3.3.2 AFD 法与相位偏移法对电能质量的影响
• 3.4 逆变器输出控制模式对孤岛检测的影响
• 3.4.1 对主动频率偏移法的影响
• 3.4.2 对相位偏移法的影响
• 3.4.3 对电压偏移法的影响
• 3.5 单机系统同时进行电压和频率扰动时的相互影响
• 3.5.1 电压偏移法对相位偏移法的影响
• 3.5.2 相位偏移法对电压偏移法的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 多机并联运行情况下的孤岛检测研究
• 4.1 主动检测法与被动检测法的混合
• 4.1.1 AFDPF 法与被动检测法的混合
• 4.1.2 相位偏移法与被动检测法的混合
• 4.1.3 电压偏移法和被动检测法的混合
• 4.2 使用相同的主动检测法的情况
• 4.2.1 两台电源都使用 AFDPF 法的情况
• 4.2.2 两台电源都使用相位偏移法的情况
• 4.2.3 两台电源都使用电压偏移法的情况
• 4.3 使用不同的主动检测法的情况
• 4.3.1 两台电源分别使用 AFDPF 法和相位偏移法的情况
• 4.3.2 两台电源分别使用电压偏移法和相位偏移法的情况
• 4.4 本章小结
• 第5章 装置设计与实验部分
• 5.1 单相光伏并网系统的组成与控制原理
• 5.2 TMS320F2812 型 DSP 简介
• 5.3 硬件设计部分
• 5.3.1 主电路的设计
• 5.3.2 主板的设计
• 5.3.3 信号采集板的设计
• 5.4 软件部分的设计
• 5.4.1 程序结构的设计
• 5.4.2 A/D 采样程序的设计
• 5.4.3 频率测量程序的设计
• 5.4.4 SPWM 波产生程序的设计
• 5.4.5 相位偏移孤岛检测法的实现
• 5.5 实验部分
• 5.5.1 相位偏移孤岛检测功能的实验
• 5.5.2 频率监测功能的实验
• 5.5.3 采样和谐波监测功能的实验
• 5.6 本章小结
• 结论
• 1. 本文工作总结
• 2. 今后的研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 附录B 实验数据