单相光伏并网发电系统的孤岛保护方案研究

摘要

本文主要是对单相光伏并网发电系统在逆变器侧的孤岛保护方案进行研究。现有的孤岛保护方案大多集中在有关公共耦合点电压幅值和频率方面，而有关相位、谐波、阻抗方面的研究相对较少，其中有关阻抗方面的文献就更少。
　　通过对孤岛保护方案的研究现状进行分析，本文将工作重点放在有关阻抗测量的注入谐波电流法。针对现有注入谐波电流法中存在的问题进行深入研究。系统地给出了注入谐波电流的方式，定量分析了注入谐波电流法所涉及的注入谐波次数和注入谐波含量两个参数。研究了一种简单的谐波信号产生方法，该方法可以产生任意次谐波。将戈泽尔算法应用在注入谐波电流法中，使其进行特定频率点的谐波信号幅值的计算，相比其他谐波检测算法，其计算精度高，运算量小，实时性高，在单片机中容易实现。
　　通过PSIM软件仿真验证了戈泽尔算法的准确性和实时性，证明了本文设计的注入谐波电流法满足标准VDE0126中的规定，且适合多机运行。搭建了基于英飞凌单片机XE164F的775W实验平台，给出了系统的硬件设计，对功率匹配负载和不匹配负载进行了实验，实验结果表明该方法满足标准VDE0126中的规定。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 课题背景

1．1．1 太阳能光伏发电前景广阔

1．1．2 并网发电是光伏发电的重要应用形式

1．2 孤岛效应的基本问题

1．2．1 孤岛效应

1．2．2 研究孤岛效应的意义

1．2．3 孤岛检测标准

1．2．4 孤岛保护方法的研究现状

1．3 本文的选题依据及主要研究内容

2．孤岛保护方案设计

2．1 单相光伏并网发电系统的电路结构和控制

2．1．1 并网逆变器的电路结构

2．1．2 并网逆变器的控制

2．2 注入谐波电流法

2．3 参数整定

2．3．1 谐波次数的选取

2．3．2 谐波含量的选取

2．4 谐波信号的产生原理

2．5 电压和电流谐波的测量方法

2．5．1 测量电压和电流谐波方法的选取

2．5．2 戈泽尔算法的实现

2．6 本章小结

3．孤岛保护方案的仿真验证

3．1 戈泽尔算法仿真验证

3．1．1 仿真验证戈泽尔算法的准确性

3．1．2 仿真验证戈泽尔算法的实时性

3．2 单机孤岛保护方案的仿真结果及分析

3．2．1 单机的仿真参数及设计

3．2．2 单机的仿真结果及分析

3．3 双机孤岛保护方案的仿真结果及分析

3．3．1 双机的仿真参数

3．3．2 双机的仿真结果及分析

3．4 本章小结

4．单机孤岛保护方案的硬件设计

4．1 控制处理器

4．2 检测电路参数设计

4．3 A／D转换模块

4．4 D／A转换模块

5．单机孤岛保护方案的实验验证

5．1 单机孤岛保护方案的实验参数

5．2 单机孤岛保护方案的实验结果及分析

5．2．1 功率匹配负载的实验验证

5．2．2 非功率匹配负载的实验验证

5．3 本章小结

6．全文总结与展望

6．1 全文总结

6．2 展望

附录

致谢

参考文献