三相光伏逆变器及其孤岛检测方法研究

【摘要】： 在当今石化能源日益减少,生态环境遭受破坏的情况下,太阳能等可再生能源的探求与利用已成为发展的热点。光伏系统以其良好的环境效应被越来越广泛的应用。本文以光伏并网逆变系统为研究对象,对光伏并网系统孤岛状态检测方法等问题进行了系统深入的研究。本文以光伏并网逆变系统为研究对象,对光伏并网系统特性以及模型、光伏并网发电拓扑和策略、并网系统孤岛状态检测方法等问题进行了系统深入的研究。 光伏并网系统中的逆变器是光伏并网发电系统研发中的最重要问题。本文提出了可以用于理论分析的光伏系统模型,为实现孤岛检测分析提供了理论研究和系统设计的基本保证。本文首先介绍了太阳能并网发电系统,具体说明了太阳能电池发电系统的分类情况和拓扑结构。接着介绍了光伏系统的主电路的实现,介绍了在系统中可以采用的控制策略,之后选取了同步PI作为逆变器的控制策略。国际上对孤岛检测提出了相关的技术标准。针对其技术标准,本文提出了关于频率和电压保护的测试方法。详细介绍了被动式和主动式的孤岛检测方法和其优缺点。在总结前面孤岛检测方法的基础上,提出了两种基于功率扰动的孤岛检测方法,通过Matlab/Simulink实现了其对孤岛检测的功能要求,在逆变器平台上通过实验验证了这两种方法具有良好的孤岛检测性能。根据光伏对硬件电路的要求,本文在上述理论的基础上,设计并制作了一台100kw的光伏逆变器实验平台,采用了TI公司生产了TMS320LF2407A为核心控制器,采用同步PI电流控制技术,并且进行了运行试验和反孤岛测试实验的研究。 本文给出了仿真和实验结果,证明所设计的光伏逆变器系统在电路结构、器件选择和控制器设计上的正确性和稳定性;验证了并网逆变器系统可靠的工作性能;验证了输出功率扰动法和无功补偿法在孤岛检测上的可靠性和准确性 【关键词】：光伏并网 孤岛检测 同步PI 逆变器 DSP TMS320F2407
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM464
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-20
• 1.1 课题研究背景和意义11-13
• 1.2 太阳能光伏发电13-15
• 1.3 我国的光伏发电15-16
• 1.4 光伏并网发电系统的拓扑结构16-18
• 1.5 本文主要研究的内容18-20
• 2 光伏发电系统介绍20-38
• 2.1 参数的设计23-29
• 2.1.1 并网变压器设计23-25
• 2.1.2 三相交流电感参数的设计25-27
• 2.1.3 直流侧电容的设计27-29
• 2.2 光伏并网发电系统的控制方式29-38
• 2.2.1 电压型变流器建模29-30
• 2.2.2 三相静止坐标系(a-b-c坐标系)下的数学模型30-32
• 2.2.3 两相静止坐标系(α-β坐标系)下的数学模型32-33
• 2.2.4 两相旋转坐标系(d-q坐标系)下的数学模型33-34
• 2.2.5 光伏并网逆变器的控制策略34-38
• 3 光伏并网孤岛检测方法的控制策略38-55
• 3.1 孤岛效应38-39
• 3.2 国际标准中对孤岛检测方法的要求39-42
• 3.2.1 基本要求39-41
• 3.2.2 频率和电压保护功能测试方法41-42
• 3.3 并网逆变系统孤岛检测方法的控制方法42-48
• 3.3.1 被动式孤岛检测方法43-45
• 3.3.2 主动式孤岛检测方法45-48
• 3.4 带有功率扰动的孤岛检测方法的仿真48-55
• 4 系统设计和实验研究55-66
• 4.1 主电路的设计55-57
• 4.2 功率电路设计与控制57-60
• 4.2.1 基于 DSP的逆变器控制系统设计58-59
• 4.2.2 AD采样与系数计算59-60
• 4.3 并网实验结果与分析60-61
• 4.4 实验结果61-66
• 5 总结和下一步工作66-68
• 5.1 全文总结66-67
• 5.2 下一步工作67-68
• 参考文献68-70
• 作者简历70-72
• 学位论文数据集72

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