光伏并网逆变器孤岛检测技术研究

【摘要】：自步入21世纪以来,能源危机和环境问题成为困扰世界各国,制约各国经济社会可持续发展的两大难题。为有效改善生存环境,促进世界经济发展,实现现代社会的可持续发展,可再生清洁能源的开发与利用正越来越被人类所重视。作为无污染的绿色能源,太阳能正逐渐取代传统化石能源。而作为太阳能利用的主要形式,光伏并网发电必将得到迅猛发展。 在此背景下,本论文对光伏并网发电系的核心附件——光伏并网逆变器进行了较为深入的研究,以最大限度利用太阳能,向电网中投注高品质无污染并网电流为目标,采用TI公司的DSP28335为主控芯片,围绕光伏并网逆变器关键技术之孤岛检测技术进行了深入研究。 文章首先分析并比较光伏并网逆变器的分类选择及拓扑选择,确定本文所设计的单相光伏并网逆变器的拓扑结构；其次,在阐述光伏并网逆变器并网运行条件和控制方式的基础上,分析介绍了系统的控制方案；同时,围绕孤岛检测技术对其相关标准和系统模型进行介绍,并对其概念和电气特性进行分析,分析了常见的孤岛检测技术,选定AFDPF作为本文所采用的孤岛检测方法,对其进行NDZ分析、关键参数设计、建模仿真分析。 根据系统的整体设计方案,围绕孤岛检测,本文给出了逆变环节的完整设计,详细介绍了后级逆变环节的硬件电路设计,包括驱动电路、采样电路等电路的设计；并给出了系统软件设计思想,包括系统总体软件设计、软件锁相环子程序、防孤岛效应子程序、PID调节子程序、SPWM子程序设计思想,并给出相应流程图。最终,制定反孤岛测试方案,对所设计的光伏并网逆变器进行反孤岛功能测试,并给出具体的试验波形。 【关键词】：太阳能 光伏并网逆变器 孤岛检测 AFDPF DSP28335
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-7
• 1 绪论7-11
• 1.1 课题研究背景与意义7
• 1.2 光伏并网发电国内外研究现状7-8
• 1.3 光伏并网逆变器关键技术8-9
• 1.4 课题研究内容9-11
• 2 单相光伏并网逆变器的总体设计及工作原理11-23
• 2.1 单相光伏并网的分类与拓扑结构11-13
• 2.1.1 单相光伏并网逆变器的分类选择11
• 2.1.2 单相光伏并网逆变器的拓扑选择11-12
• 2.1.3 单相光伏并网逆变器的总体设计12-13
• 2.2 系统工作原理13-16
• 2.2.1 前级Boost电路的工作原理13-15
• 2.2.2 后级单相全桥逆变器的工作原理15-16
• 2.3 控制方案的分析与实现16-19
• 2.3.1 并网运行的条件16-17
• 2.3.2 逆变输出电流控制方式17-18
• 2.3.3 系统控制过程分析18-19
• 2.4 孤岛检测标准与系统等效模型19-21
• 2.4.1 孤岛效应检测标准20-21
• 2.4.2 孤岛检测的系统等效模型21
• 2.5 本章小结21-23
• 3 光伏并网系统孤岛效应及反孤岛策略研究23-41
• 3.1 孤岛效应概述23
• 3.2 孤岛效应电气特性分析23-25
• 3.3 常用孤岛检测方法25-29
• 3.3.1 孤岛效应的被动检测法26-27
• 3.3.2 孤岛效应的主动检测法27-29
• 3.4 带正反馈的主动频率偏移反孤岛策略分析29-40
• 3.4.1 AFDPF不可检测区分析30-34
• 3.4.2 AFDPF关键参数优化设计34-35
• 3.4.3 AFDPF仿真研究35-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 基于DSP28335的单相光伏并网逆变器软硬件设计41-57
• 4.1 系统硬件设计41-47
• 4.1.1 逆变主电路设计41-42
• 4.1.2 驱动电路设计42
• 4.1.3 采样电路设计42-44
• 4.1.4 电网频率捕获电路设计44
• 4.1.5 控制电路设计44-47
• 4.2 系统软件设计47-56
• 4.2.1 系统软件总体设计47
• 4.2.2 软件锁相环程序设计47-51
• 4.2.3 防孤岛效应程序设计51-53
• 4.2.4 数字PID控制程序设计53-55
• 4.2.5 SPWM程序设计55-56
• 4.3 本章小结56-57
• 5 光伏并网逆变器的防孤岛效应功能试验57-65
• 5.1 反孤岛测试试验设计57-59
• 5.2 反孤岛测试试验59-63
• 5.2.1 反孤岛测试试验平台59-60
• 5.2.2 反孤岛测试试验60-63
• 5.2.3 测试结果分析63
• 5.3 本章小结63-65
• 6 总结与展望65-67
• 6.1 总结65
• 6.2 展望65-67
• 致谢67-69
• 参考文献69-71

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