太阳能光伏阵列故障检测及仿真分析

【摘要】：目前,能源短缺与环境问题得到越来越多的关注,太阳能作为一种清洁可再生能源,也逐渐引起了人们的重视。在不远的将来,太阳能光伏发电将成为世界能源消费的主要来源之一。光伏发电系统在运行若干年后,系统中的光伏组件局部区域会因为气孔的渗入或扩散而老化,致使组件中的部分电池损坏,使系统的输出功率下降。热斑现象是光伏阵列中最常见也最易发生的故障,它不但会使系统的输出功率降低,更重要的是若不及时处理,容易损坏光伏组件,同时引发安全问题。因此,对光伏发电系统中的光伏组件故障进行实时有效的在线检测显得十分必要。 在分析比较了现有的几种检测方法后,针对处于不同工作状态下的太阳能电池板的输出电流和输出电压存在明显差异这一特征,提出了一种新的基于电流-电压的故障检测方法。该方法通过对光伏阵列故障状态下引起的输出电流电压变化的分析,定位发生故障的区域。为了降低故障检测的误差,综合考虑环境温度、光照强度和风速等因素的影响,本文在检测算法中加入了数据融合理论。此外,本文还对系统故障检测成本与检测精度之间进行了分析,便于在实际故障检测系统中选取合适的精度及控制成本。 应用MATLAB/Simulink进行故障下的仿真分析,验证了该方法的可行性。 【关键词】：光伏阵列 光伏模块 SP结构 故障检测
【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】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 光伏发电发展概况10-14
• 1.2.1 国际光伏发电发展10-12
• 1.2.2 我国光伏发电发展12-14
• 1.3 光伏发电技术的研究特点与趋势14-15
• 1.4 太阳能光伏阵列故障检测技术研究现状15
• 1.5 本课题主要研究内容15-17
• 第2章 光伏阵列输出特性及光伏发电系统17-23
• 2.1 光伏发电原理17-18
• 2.2 光伏电池的数学模型18-22
• 2.2.1 光伏电池的伏安特性19-20
• 2.2.2 光伏发电系统20-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 光伏阵列故障分析23-30
• 3.1 光伏阵列故障类型23-24
• 3.2 热斑失效分析24-26
• 3.2.1 热斑失效的原因24-25
• 3.2.2 热斑失效的原理分析25-26
• 3.3 光伏阵列故障检测方法26-29
• 3.3.1 基于红外图像的光伏阵列故障检测方法26-27
• 3.3.2 基于CTCT结构的光伏阵列故障检测方法27-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第4章 基于SP结构的一种新的光伏阵列故障检测方法30-45
• 4.1 光伏阵列的SP结构30-31
• 4.2 基于SP结构的光伏阵列故障检测系统31-35
• 4.3 基于数据融合的光伏阵列故障检测算法35-41
• 4.3.1 多传感器数据融合技术35-36
• 4.3.2 Dempster-Shafer证据理论36-39
• 4.3.3 光伏阵列故障检测算法流程39-41
• 4.4 分辨度与传感器数量的分析41-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第5章 光伏阵列故障仿真分析45-53
• 5.1 光伏阵列系统仿真45-46
• 5.2 光伏阵列的故障仿真46-52
• 5.2.1 开路故障46-48
• 5.2.2 短路故障48-50
• 5.2.3 热斑现象50-52
• 5.3 本章小结52-53
• 第6章 结论与展望53-55
• 6.1 结论53
• 6.2 工作展望53-55
• 参考文献55-58
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果58-59
• 致谢59

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