光伏并网发电系统MPPT及孤岛检测新技术的研究

光伏并网发电系统MPPT及孤岛检测新技术的研究作者：张超学位授予单位：浙江大学电气工程学院相似文献(10条)1.期刊论文李畸勇.苗红霞.王宏华光伏并网变系数正反馈主动频移孤岛检测方法-工矿自动化2010,36(4)针对主动频移检测法在检测光伏并网系统中孤岛效应时会增加电流总谐波含量的问题,提出了一种变系数正反馈主动频移孤岛检测方法.该方法根据频率偏差来改变反馈系数,从而可以快速地检测出孤岛效应,同时又不会增加光伏并网系统的电流总谐波含量.仿真结果验证了该方法的有效性.2.会议论文张海波.孙邦伍.原慧军.刘伟.崔海瑞基于DSP太阳能光伏并网系统的应用研究2006光伏并网发电是太阳能光伏发电应用发展的趋势.并网逆变器是光伏并网发电系统核心部件之一,基于TMS320LF2407DSP芯片控制的并网系统.利用DSP丰富的外围电路和强大的功能实现并网系统的所有工作、控制和相应的保护功能等.并网逆变器采用前级DC/DC的boost升压结构电路,减少了系统体积和重量,后级DC/AC逆变器采用全桥逆变电路,且具有最大功率跟踪和反孤岛效应等功能.以DSP为控制核心的光伏并网系统具有可靠性强,工作效率高,稳定性好等优点.其加快了光伏并网发电系统的应用推广.3.学位论文汪海宁光伏并网功率调节系统及其控制的研究2005随着全球范围内能源紧缺和安全问题的日益突出，可再生能源的利用引起广泛的重视。大规模光伏并网发电是充分利用太阳能的一种有效方式，而光伏并网发电中的功率调节、电能质量、电压稳定和无功补偿问题一直是人们关注的热点问题。光伏并网功率调节系统PVPC(Photovoltaicgrid-connectedPowerConditioner)利用光伏并网逆变主电路的特点，将光伏并网的发电控制与无功补偿、有源滤波相结合，在有效地进行光伏并网发电的同时，还可以对电网中的无功和谐波进行补偿或抑制，进而提高电网供电质量和能力，并减少线路损耗，该系统的使用可以节省相应设备的投资，拓宽了光伏并网发电的应用范围，具有广阔的发展前景。文中深入研究PVPC的理论、拓扑结构、太阳电池最大功率点跟踪、谐波及无功电流检测、并网功率的控制和孤岛效应的识别等，研制容量为30KVA的光伏并网功率调节系统样机，在光伏并网逆变器的设计和控制、瞬时无功补偿和谐波抑制、最大功率跟踪和孤岛效应识别等关键技术领域均获得满意成果，很好地实现了光伏并网发电与无功补偿的统一控制。本文的主要研究内容有：一、PVPC系统的拓扑结构深入分析光伏并网逆变器和有源电力滤波器拓扑结构的特点，结合并联型APF控制原理，提出了具有无功补偿功能的三相PVPC拓扑结构，建立PVPC在三相静止坐标系下的数学模型，分析了PVPC的工作机理和动态特性。设计光伏并网功率调节器的主电路，对交流侧并网滤波电抗器和直流侧储能电容的选择提出了基于工程设计的计算方法，并详细分析了主电路结构参数对系统性能的影响。二、瞬时无功和谐波电流的检测和控制根据瞬时无功功率理论，提出了基于DSP数据处理器的瞬时无功和谐波电流的在线检测算法，有效的无功补偿和谐波抑制功能，系统实验表明，无功补偿和谐波抑制的效果良好，反应迅速。三、系统的最大功率跟踪光伏阵列的V-I特性与温度和日照强度有关且具有强烈的非线性，其最大功率的跟踪控制一直是光伏系统技术研究的重要内容之一，本文在深入分析了影响最大功率跟踪效果的几种可能原因，研究常规的P&O法和IncCond法之间的本质联系，针对这两种方法都无法避免的受日照强度变化而产生搜索方向误判断的缺陷，提出了二次电导增量法，从理论上证明该方式可有效地减少误搜索的几率，实验验证该方法可实现最大功率点的准确跟踪，具有跟踪效率高、反应速度快、电压摆动小等特点。四、PVPC的功率控制研究PVPC系统中的有功功率和无功功率需要得到同时控制，论文对系统的电压同步方式、并网电流的相位换算和电流矢量的合成进行了详细讨论，提出了并网功率的合成算法，并在并网功率的调节控制中成功实现。PVPC系统的电流内环稳定和跟踪控制是关键技术之一，其直接影响系统的控制效果和电磁噪声，论文研究并分析提出了两种控制方式：1)采用常规的串联校正方式，利用动态的电压前馈抵消电网交流电压的扰动影响，该方式可以有效减轻电流环的调节强度，减少跟踪误差。2)采用广义积分PI控制策略，实现对交流电流的无差跟踪控制，该方式可有效提高系统在全功率范围的并网功率因数，并提高无功补偿效果，有效降低系统的电磁噪声。五、孤岛效应的识别和群控技术研究孤岛效应的识别方式有很多，但要在实际中能够避开识别的所有死区，且能够快速反应，却需要做大量工作。论文在研究分析孤岛效应的产生机理和已知的多种识别方式基础上，重点对主动频率偏移的识别方式进行了探讨，提出了改进的主动频率偏移方式——频差相移方式。实验表明该方式可以加快负载匹配时的反孤岛响应时间，具有较强的抗噪声影响能力，系统还集成了多种被动式反孤岛措施，全面保证了反孤岛的可靠性。论文对大规模并网发电系统的控制进行了研究，分析了并网群控系统的拓扑结构和控制策略，提出了基于CAN总线的固定主从和循环主从控制结构和方式，其控制策略可以有效提高规模化光伏并网发电系统的全系统效率。六、三相30KVA的PVPC装置样机研制本项目为国家“863”科技攻关项目，需要完成系统的样机研制并投入光伏并网功率调节系统的示范工程中运行，系统的控制核心采用具有专用SPWM功能的DSP数字信号处理单元，具有多种保护、液晶显示监控和通讯功能，系统样机的控制和调试均实现了全部数字化，具有数据远传和网络监控能力，系统的运行实验和验收测试鉴定表明，系统的各项性能指标均达到合同规定要求，系统运行可靠。4.学位论文宣昆无隔离太阳能光伏发电并网逆变技术2007随着太阳能光伏发电的不断普及，太阳能光伏发电站的容量不断增加。提高光伏发电系统中电力电子装置效率、改善其输出特性以及引入并网发电技术成为光伏发电技术乃至整个新能源发电技术研究的重要内容。尤其是对于最新的无隔离光伏发电并网逆变技术，研究其逆变方式、并网算法等等，都具有相当大的现实意义。本文主要研究了无隔离光伏发电并网逆变系统的逆变方式、并网算法。将多电平拓扑和新式的调制策略引入太阳能光伏发电领域，结合单片机的优势，实现了采用单片机加大功率半导体元件的结构进行逆变的技术方案。本文首先介绍了分散发电、光伏发电、并网发电的逆变技术等相关的技术概念，以及国内外光伏逆变技术的现状和发展趋势。接着介绍了多电平变流器的基本原理和单片机在电力电子中的应用情况。然后详细介绍了无隔离太阳能光伏发电并网逆变系统的硬件设计过程和电路功能的实现，并给出了硬件的性能测试数据。尤其针对无隔离和并网逆变这两个技术要点做了详细的阐述。在这之后，进一步从理论上分析了二极管筘位型三电平变流器运行工况，并建立了数学模型，在此基础上，根据控制自由度组合的思想对多电平变流器SPWM调制方法进行了分析。将多电平变流器开关频率优化及SPWM方法和载波交叠式SPWM方法相结合，实现了开关频率优化．载波交叠SPWM方法。该方法同时具有开关频率优化和载波交叠SPWM方法的优点：在较低开关频率下具有良好的谐波特性，并有效的提高了直流电压利用率。针对并网逆变原理及并网逆变器的特殊技术要求，本文专门对它进行了详细的讨论。并重点分析了光伏并网发电中比较特殊的两个难点：最大功率点跟踪和孤岛效应的防止。介绍了它们的原理和实现。本文作者设计并完成了5000W无隔离太阳能光伏发电并网逆变系统。通过理论分析和实验结果证明，此系统所用的方案是光伏并网发电领域的一个较佳方案，理论意义和经济意义都不可估量。5.期刊论文时智勇.贺明智.郝瑞祥.游小杰.SHIZhi-yong.HEMing-zhi.HARui-xiang.YOUXiao-jie基于同步PI控制的光伏并网发电系统研究-电力电子技术2009,43(10)详细介绍了100kVA单级式三相光伏并网发电系统的主电路结构及其工作原理.为实现系统可靠高效运行,在三相逆变器数学模型基础上,采用同步PI电流控制技术完成并网逆变器无静差调节和最大功率跟踪(MPPT).针对分布式发电系统中特有的孤岛效应,采用了检测盲区小且无谐波引入的主动有功干扰法对孤岛进行检测.试验结果表明了上述方法在光伏并网发电系统中应用的可行性和可靠性.6.学位论文毕磊分布式光伏并网发电技术研究2007论文对分布式光伏并网发电系统进行了研究和实验，系统的硬件电路是基于智能功率模块的全桥逆变器结构，系统的控制方案是基于TMS320F2812系列DSP芯片的电流源输出控制方案。分析了分布式光伏并网发电系统应用的背景和趋势，对其各部分的研究现状进行了探讨和比较。选择全桥式结构作为系统逆变器的主电路拓扑结构，用智能功率模块(IPM)作为主开关元件，设计了其驱动电路及逆变器的外围电路。对系统的控制方案进行了详细的分析，采用TMS320F2812型号DSP作为系统的控制芯片，软件编程实现了系统的并网控制。分析比较了太阳能电池最大功率点跟踪和分布式并网发电系统孤岛效应问题防止的方法。给出了仿真及实验结果。论文设计的分布式光伏并网发电系统能够实现逆变并网的功能。7.学位论文杨飞基于Fibonacci-MPPT的光伏并网发电系统的研究2009面临能源枯竭与环境污染日益严重的问题，基于光伏等新能源的分布式并网发电系统得到了广泛的关注。太阳能以其经济、清洁等优点倍受青睐。其中太阳能光伏并网发电是太阳能利用的主要趋势。另外，由于高性能数字信号处理芯片(DSP)的发展，使一些先进的控制策略在光伏并网逆变器中的应用变得更为简单。br　　本文在此背景下，以单相光伏并网系统为研究对象，在其核心部分太阳能电池板的最大功率跟踪和并网逆变控制技术的研究基础上，进行系统设计和验证。主要内容如下:br　　(1)概述太阳能利用的意义和广阔前景，给出本课题的主要研究内容。对太阳能电池的工作原理及工作特性进行介绍，详细分析了太阳能电池工作的等效电路和数学模型。对几种传统的最大功率点跟踪控制算法的进行比较，分析各自的优缺点。根据分析结果采用基于Fibonacci数列的方法跟踪太阳电池阵列的最大功率点，保证跟踪过程的准确性、稳定性以及快速性，实验证明这种方法具有良好的跟踪性能。br　　(2)详细分析了单相光伏并网发电系统的全桥逆变电路的工作特性和原理。比较了几种单相并网系统的控制方法，采用改进型固定开关频率的控制方法，这样就避免开关频率不固定的问题，同时减小噪音和开关损耗。br　　(3)针对光伏并网发电的电流必须与电网电压同频同相，本文详细讨论了并网过程中的软件锁相环技术，对锁相环电路的组成和工作原理研究、设计采样电路和软件锁相进行了描述，实验结果表明此方法可靠有效，能使逆变器输出电流与电网电压完全同相。br　　(4)孤岛效应是光伏并网系统中必须解决的问题，本文对孤岛效应的含义及相关标准进行了说明，分析了产生孤岛效应的原因、主要危害、检测原理和常见的检测方案，总结了目前常见检测方案的主要问题，采用了一种简单易行、基于电压正反馈的主动反孤岛方法，讨论了该方法设计中所需关注的主要问题以及对原有系统产生的影响，最后通过相关的仿真和实验证明了这个方法的有效性。8.学位论文唐金成光伏并网逆变器建模和仿真研究2008随着工业技术的迅猛发展,能源问题越来越受到人们的重视。如何开发利用可再生资源以解决当前的能源危机成为一个热门话题。人们普遍认为在目前可知的、并且已经得到比较广泛利用的可再生能源中,技术含量最高、最有发展前途的是太阳能。太阳能利用的主流方向是光伏并网发电。在光伏并网发电系统中,并网逆变器为核心。因此,本文主要研究适用于光伏并网发电系统的逆变器。论文首先描述了光伏电池的工作特性,研究了常见光伏阵列模型。在此基础上,在MATLAB仿真环境下,开发了光伏阵列通用仿真模型,分析了光伏阵列最大功率点的跟踪控制方法,最终采用干扰观测法实现了光伏阵列的最大功率点跟踪。论文详细分析了DC/DC变换电路、DC/AC逆变电路的工作原理和