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单相光伏并网逆变器及其孤岛检测技术的研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-19 04:19:42
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单相光伏并网逆变器及其孤岛检测技术的研究【摘要】:太阳能因其可再生、无污染而被公认为未来理想的替代能源之一。近年来,光伏并网发电作为太阳能的一种直接利用方式而备受关注,其中,光伏并

【摘要】:太阳能因其可再生、无污染而被公认为未来理想的替代能源之一。近年来,光伏并网发电作为太阳能的一种直接利用方式而备受关注,其中,光伏并网逆变器的相关技术成为研究的热点。 本文以单相光伏并网逆变器为研究对象,在对其拓扑结构、调制方法以及并网控制策略等研究的基础上,重点对光伏并网发电系统的孤岛检测技术进行了深入地分析和研究,主要的工作如下: 1,对不同结构光伏并网逆变器的特性和工作原理进行了分析,确立了本文逆变器的主电路拓扑;结合主电路拓扑,着重阐述了正弦波脉宽调制技术以及锁相技术的基本原理,给出了二者基于DSP的软件实现方法;对比分析了几种经典的电流控制策略,推导了本文基于电网电压前馈的输出电流瞬时值控制的设计方法; 2,分析了孤岛检测原理,介绍了常见的孤岛检测方法,并分析了它们的优缺点及适用范围;深入分析和讨论了逆变器内部有源检测法和无源检测法的有效性评价体系,对各种坐标系下的孤岛检测盲区进行了定量描述; 3,详细分析了主动移频式孤岛检测法的工作原理,并从孤岛检测盲区和电能质量两个方面对带正反馈主动频率偏移法的有效性进行了评估及仿真验证;针对传统正反馈主动移频式孤岛检测算法参数的选取与孤岛检测盲区和输出电能质量之间无法兼顾的问题,提出了一种模糊自适应频率偏移算法,并对其进行了仿真分析;结果表明,该方法具有检测速度快、无盲区、低畸变等特点; 4,搭建了一台基于TMS320F2808的光伏并网逆变器实验样机,详细叙述了其软硬件设计方案,最后进行了系统并网以及孤岛检测的相关实验,并对实验结果进行了分析。 【关键词】:并网逆变器 孤岛检测 主动频率偏移法 检测盲区 电能质量 模糊自适应控制
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM464
【目录】:
  • 摘要6-7
  • ABSTRACT7-12
  • 第1章 绪论12-22
  • 1.1 课题背景及意义12-13
  • 1.2 光伏并网逆变器概述13-17
  • 1.2.1 光伏并网发电系统简介13-14
  • 1.2.2 并网逆变器的发展现状14-15
  • 1.2.3 光伏逆变器的并网标准15-17
  • 1.3 孤岛效应17-20
  • 1.3.1 孤岛效应及其危害17-19
  • 1.3.2 孤岛效应的研究现状19-20
  • 1.4 本文研究的主要内容20-22
  • 第2章 单相光伏并网逆变器的工作原理22-40
  • 2.1 主电路拓扑22-27
  • 2.1.1 并网逆变器的分类与比较22-25
  • 2.1.2 本文并网逆变器的主电路拓扑25-27
  • 2.2 正弦波脉宽调制(SPWM)技术27-31
  • 2.2.1 SPWM的基本原理27-28
  • 2.2.2 SPWM的调制方式28-30
  • 2.2.3 单级性SPWM调制的DSP实现30-31
  • 2.3 锁相环(PLL)技术31-33
  • 2.3.1 PLL的基本原理31-32
  • 2.3.2 单相软件锁相环(SPLL)32-33
  • 2.4 逆变器并网控制策略33-38
  • 2.4.1 逆变器输出电流控制方式34-36
  • 2.4.2 基于电网电压前馈的输出电流瞬时值控制36-38
  • 2.5 本章小结38-40
  • 第3章 反孤岛策略及其有效性评估40-56
  • 3.1 孤岛检测原理及相关标准40-43
  • 3.1.1 孤岛检测原理分析40-42
  • 3.1.2 孤岛检测相关标准42-43
  • 3.2 基于并网逆变器的反孤岛策略43-50
  • 3.2.1 内部无源检测法43-46
  • 3.2.2 内部有源检测法46-49
  • 3.2.3 外部检测法49-50
  • 3.3 反孤岛策略的有效性评估50-55
  • 3.3.1 孤岛检测盲区50
  • 3.3.2 过/欠压、过/欠频检测法的有效性评估50-53
  • 3.3.3 基于相位判据的有效性评估53-55
  • 3.4 本章小结55-56
  • 第4章 主动移频式孤岛检测方法的研究56-80
  • 4.1 主动频率偏移法的工作原理56-58
  • 4.2 AFDPF法的有效性评估58-65
  • 4.2.1 AFDPF算法参数对NDZ的影响58-61
  • 4.2.2 AFDPF算法参数与并网电流THD的关系61-63
  • 4.2.3 仿真验证63-65
  • 4.3 基于模糊控制的自适应频率偏移孤岛检测算法65-78
  • 4.3.1 不同特性负载在固定扰动下的频率偏移66-67
  • 4.3.2 FAFD法的原理分析67-68
  • 4.3.3 FAFD法反馈参数k_1的自适应模糊整定68-73
  • 4.3.4 FAFD法仿真分析73-78
  • 4.4 本章小结78-80
  • 第5章 2KW光伏并网逆变系统的设计与实现80-104
  • 5.1 系统总体设计80-81
  • 5.2 主电路参数设计81-85
  • 5.2.1 BOOST升压电路的设计81-83
  • 5.2.2 DC/AC逆变电路功率管的选择83
  • 5.2.3 输出滤波器的设计83-85
  • 5.3 控制系统硬件设计85-90
  • 5.3.1 驱动电路86-87
  • 5.3.2 采样电路87-89
  • 5.3.3 过零检测电路89
  • 5.3.4 硬件保护电路89-90
  • 5.4 系统软件设计90-97
  • 5.4.1 系统自检及其初始化91
  • 5.4.2 母线电压控制91-92
  • 5.4.3 最大功率点跟踪控制92-93
  • 5.4.4 并网电流控制93-94
  • 5.4.5 孤岛检测方案的制定94-95
  • 5.4.6 系统保护及故障处理95-97
  • 5.5 实验结果及分析97-102
  • 5.5.1 实验台架介绍97-98
  • 5.5.2 系统并网实验98-100
  • 5.5.3 孤岛检测实验100-102
  • 5.6 本章小结102-104
  • 第6章 总结与展望104-106
  • 6.1 总结104-105
  • 6.2 展望105-106
  • 参考文献106-110
  • 致谢110-112
  • 攻读学位期间参加的科研项目和成果112


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