光伏并网逆变器故障诊断及孤岛检测

【摘要】：光伏并网发电系统主要由光伏阵列、并网逆变器和电网组成，三者都有可能发生故障，其中的并网逆变器单个开关管开路故障诊断与孤岛检测则是本文要进行深入研究的内容。 并网逆变器能否可靠运行影响到其本身与电网的安全。并网逆变器主电路是由若干开关器件组合而成，而开关器件存在短路和开路故障。本文对单管开路故障特征量进行分析并根据光伏并网逆变器特点，给出一种三相光伏并网逆变器开关器件开路故障诊断方法。逆变器开关器件发生开路故障时电网中性点与直流侧负极之间的电压与正常工作时的电压不同，将该电压作为特征量。结合光伏并网逆变器单位功率因数并网特点，以电网电压矢量角度为参考，对开路器件进行诊断。仿真和硬件实验结果表明，该方法可以在一个电流周期内准确定位开路故障器件。 孤岛效应是所有分布式发电系统都要面临的一个问题，孤岛效应发生时，可能会给电网设备和人员带来不利影响。本文介绍了常用的被动式和主动式孤岛检测方法的原理。采用P×Q坐标系对被动式孤岛检测算法的检测盲区进行分析。针对P×Q坐标系的不足，采用Qf0×Cnorm坐标系对基于频率的孤岛检测算法的检测盲区进行分析。 针对孤岛检测算法中的主动频率偏移法进行深入研究，详细给出单相与三相主动频率偏移法的实现过程。由于传统的主动频率偏移法会造成逆变器输出电能质量恶化，本文给出一种变反馈系数主动频率偏移法。在电网频率波动小的时候，采用小反馈系数；在电网频率波动大的时候，采用大反馈系数。仿真和硬件实验结果证明该方法在逆变器正常并网时对输出电流的影响较小，当孤岛效应发生时检测能力比较突出，在孤岛检测的时间上也符合国家相关标准的规定。 【关键词】：光伏并网逆变器 单位功率因数 开路故障 孤岛检测 检测盲区
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-12
• 图清单12-16
• 表清单16-17
• 1 绪论17-27
• 1.1 课题研究背景17-18
• 1.2 光伏发电系统18-21
• 1.3 光伏并网发电系统故障诊断关键技术研究现状21-26
• 1.4 本文研究内容26-27
• 2 光伏并网逆变器开关管开路故障诊断27-41
• 2.1 逆变器并网控制27-33
• 2.2 并网逆变器故障类型33-34
• 2.3 开关管开路故障特征量分析34-37
• 2.4 一种基于电压的开关管开路故障诊断方法37-40
• 2.5 本章小结40-41
• 3 光伏并网发电系统孤岛检测41-66
• 3.1 孤岛效应相关问题41-43
• 3.2 常用孤岛检测方法43-48
• 3.3 孤岛检测算法检测盲区分析48-56
• 3.4 主动频率偏移法56-59
• 3.5 改进的三相AFD法及其检测盲区分析59-65
• 3.6 本章小结65-66
• 4 仿真与硬件实验66-80
• 4.1 并网系统仿真66-67
• 4.2 并网逆变器开路故障诊断仿真67-70
• 4.3 孤岛检测仿真70-74
• 4.4 10kVA硬件平台实验74-79
• 4.5 本章小结79-80
• 5 总结与展望80-82
• 参考文献82-87
• 作者简历87-89
• 学位论文数据集89

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