光伏发电系统孤岛检测与运行控制研究

【摘要】：近年来,随着光伏并网发电的大面积推广,不仅在一定程度上应对了传统能源短缺的危机和大气污染问题,而且满足了用户对电能质量和系统供电可靠性的要求。但是,光伏发电系统并网存在诸多技术核心问题亟待解决,孤岛效应就是重要课题之一。 孤岛效应的研究主要分为了反孤岛效应和利用孤岛效应两种情况。但是,无论反孤岛还是利用孤岛,首要任务都是快速、可靠的检测孤岛。针对现有各类孤岛检测方法的优缺点,本文以被动式孤岛检测法为基础,测量公共连接点(point of common coupling, PCC)的电压信号,用小波变换法提取被测电压信号中的高次谐波分量,利用较短持续时间内系统的背景谐波相对平稳,光伏发电系统必然含有特征扰动的特点,以小波变换获得的电压高次谐波分量作为检测特征量进行孤岛检测。该方法无需注入外部扰动,无检测盲区,能有效检测孤岛,与现有方法相比,可有效地避免电压暂降和负荷投切等造成的伪孤岛现象对检测准确性的影响。 同时,为保证大电网因故供电中断后本地重要负荷的不间断供电,提高供电质量和可靠性。结合提出的孤岛检测方法,设计了一种新的孤岛运行控制器,该控制器采用内部振荡器实现频率控制,以电压反馈信号调节孤岛电压。它基本上是一个单输入单输出(single-input single-out, SISO)系统,具有有限的噪声带宽和强的干扰抑制能力,且结构简单。尽管负载参数具有不确定性,提出的控制器也能保证孤岛系统快速的暂态响应和稳定运行。 随着微电网的提出与发展,本文还搭建了一个两并联PV单元组成的微电网并网发电系统仿真模型,进一步验证了提出的孤岛检测方法和孤岛运行控制策略在微网中的有效性。为分布式发电的理论研究和工程应用提出了一套简单、可行且技术中立的方法。 【关键词】：光伏并网 孤岛检测 谐波电压 孤岛运行 SISO 微电网
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 目录6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 课题的提出与研究意义9-11
• 1.1.1 课题提出与基本概念9-10
• 1.1.2 孤岛现象与危害10-11
• 1.1.3 本课题研究的意义11
• 1.2 现有孤岛检测标准11-14
• 1.2.1 国际标准11-13
• 1.2.2 相关国家标准和行业推荐标准13-14
• 1.3 孤岛检测研究现状14-16
• 1.4 孤岛系统自主运行控制策略16-17
• 1.5 本文主要工作17-19
• 第二章 光伏发电系统孤岛检测方法概述19-33
• 2.1 引言19-20
• 2.2 检测盲区的描述方法20-21
• 2.3 远程孤岛检测技术21-27
• 2.3.1 传统远程孤岛检测法22-25
• 2.3.2 智能孤岛检测法25-27
• 2.4 本地孤岛检测技术27-32
• 2.4.1 主动式孤岛检测法27-29
• 2.4.2 被动式孤岛检测法29-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 光伏发电系统并网点谐波电压波动特征孤岛检测法33-46
• 3.1 现有孤岛检测法的不足33-34
• 3.2 基于并网点谐波电压波动特征的被动式孤岛检测法34-39
• 3.2.1 波动法在孤岛检测中的应用分析34-36
• 3.2.2 孤岛特征指标的提取36-37
• 3.2.3 孤岛检测的实现37-38
• 3.2.4 检测盲区分析38-39
• 3.3 测试系统仿真与性能评估39-44
• 3.3.1 IEEE Std.1547试验条件下的性能40-42
• 3.3.2 伪孤岛识别42-44
• 3.4 本章小结44-46
• 第四章 光伏发电系统孤岛运行控制策略评估46-58
• 4.1 现有孤岛运行控制策略概述46-47
• 4.2 孤岛系统描述47-48
• 4.3 单输入单输出孤岛运行控制器设计48-55
• 4.3.1 孤岛系统数学模型48-53
• 4.3.2 控制策略53-55
• 4.4 仿真结果及性能评估55-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 孤岛检测和运行控制策略在微网中的性能评估58-70
• 5.1 引言58-59
• 5.2 仿真系统描述59-60
• 5.3 测试系统控制策略60-61
• 5.4 孤岛检测法在微网中的性能评估61-67
• 5.4.1 IEEE Std.1547试验条件下的性能61-64
• 5.4.2 伪孤岛识别64-67
• 5.5 SISO控制器在微网中的性能评估67-69
• 5.6 本章小结69-70
• 第六章 结论与展望70-72
• 6.1 本文结论70-71
• 6.2 课题展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-79
• 攻读学位期间的研究成果79

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