分布式并网光伏发电系统的孤岛检测技术

【摘要】：近年来，随着环境污染的日益加剧，人们的生活受到了越来越多的影响。煤、石油等传统的能源的消耗不仅污染环境，而且不可再生，资源有限。在能源枯竭之前，人们已经开始寻求新型能源。太阳能清洁无污染，随取随用，不受地域和资源限制，正好迎合当今的环保需求。由于政府的大力扶持和良好的发展环境，近年来，光伏产业越来越受重视，引发了一股光伏热，使光伏产业得到了迅速发展。但是光伏产业正处于发展阶段，仍存在一些问题。孤岛效应的产生不仅会对人身安全造成威胁，而且有可能导致电力系统设备损坏。因而分布式并网光伏发电系统必须设置孤岛保护措施。孤岛效应能否成功检测涉及财产、人身安全等问题，影响光伏发电系统的发展，所以孤岛检测技术的研究对光伏发电系统十分重要。 本文简述了孤岛的概念以及孤岛效应发生机理，介绍了近年来几种主要的孤岛检测技术：外部孤岛检测技术、主动孤岛检测技术、被动孤岛检测技术。本文对三类孤岛检测技术进行了研究分析，由于外部孤岛检测技术的成本高，所以中小型分布式发电系统不予采用。我国要求实际应用中的反孤岛技术应至少结合主动法和被动法各一种，以主动法为主，被动法为辅，两者相结合。本文从主动法的扰动机理入手，提出了一种基于不同扰动方式的主动孤岛检测方法—低谐波孤岛检测技术，为了说明低谐波法的优越性，本文与AFD(Active Frequency Drift, AFD)法做了对比，阐述了两种孤岛检测技术的原理，并用Matlab/Simulink中的simpowersystem工具箱搭建了单相并网光伏发电系统，对两种技术进行了仿真实验，实验结果证明了低谐波法在检测速度以及谐波方面要优于AFD法。为了进一步检验低谐波法，本文在单相光伏发电系统上对两种孤岛检测技术做了检测，并对实验结果进行了分析。 在研究的过程中，本文对低谐波法进行了改进，改进法更具有实用性。文中对改进法的原理进行了理论分析，并对改进法和AFD法的盲区进行了分析，并且对低谐波法做了仿真实验，同时在单相光伏发电系统上测试了该方法，并对结果进行了分析。 最后，对论文的主要工作进行了总结，对未来孤岛检测技术的发展需求和趋势进行了展望。 【关键词】：分布式并网光伏发电系统 孤岛效应 主动孤岛检测法 低谐波法 改进主动孤岛检测技术 谐波 盲区
【学位授予单位】：河北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景10-12
• 1.1.1 能源危机10
• 1.1.2 光伏产业的兴起10-12
• 1.2 并网光伏发电系统的孤岛效应12-14
• 1.2.1 孤岛效应13
• 1.2.2 孤岛效应的危害13-14
• 1.2.3 孤岛的研究现状14
• 1.2.4 孤岛的研究意义14
• 1.3 研究过程14-18
• 第二章 并网光伏发电系统的反孤岛技术18-29
• 2.1 并网光伏发电系统18-21
• 2.1.1 并网光伏发电系统运行状态分析18-19
• 2.1.2 孤岛状态分析19-21
• 2.2 现有的孤岛检测方法21-26
• 2.2.1 外部孤岛检测技术21-22
• 2.2.2 主动孤岛检测技术22-24
• 2.2.3 被动孤岛检测技术24-26
• 2.3 检测标准26-29
• 2.3.1 逆变器正常工作条件26
• 2.3.2 电网电压响应26-27
• 2.3.3 电网频率响应27
• 2.3.4 注入电网谐波要求27-29
• 第三章 低谐波孤岛检测技术29-46
• 3.1 传统 AFD 法检测原理29-31
• 3.2 低谐波法检测原理31-33
• 3.3 参数设置和仿真结果33-38
• 3.3.1 参数设置33-34
• 3.3.2 仿真结果34-38
• 3.4 实验结果38-45
• 3.4.1 实验仪器38-40
• 3.4.2 实验结果40-45
• 3.5 小结45-46
• 第四章 改进主动孤岛检测技术46-59
• 4.1 改进主动法原理46-48
• 4.2 盲区分析48-50
• 4.3 参数设置及仿真结果50-55
• 4.3.1 参数设置50
• 4.3.2 仿真结果50-55
• 4.4 实验结论55-58
• 4.5 小结58-59
• 第五章 结论59-61
• 5.1 论文总结59-60
• 5.2 未来孤岛检测技术发展趋势和需求60-61
• 参考文献61-66
• 致谢66-68
• 攻读学位期间取得的科研成果清单68

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