光伏并网发电系统孤岛检测算法研究

【摘要】：自从进入21世纪,传统能源的过度消耗和环境问题的日趋严峻,使分布式发电系统作为利用新能源发电的重要手段,逐渐引起更多关注,并获得飞快的发展与应用。在目前研究应用得比较成熟的新能源中,太阳能是最具优势的,不仅因为其不破坏环境、干净,更因为它是可再生能源,因此被普遍应用于分布式发电系统中。然而,在分布式发电系统与公共电网并网运行的过程中,有可能隐藏着对公共配电网、发电设备以及人身安全等方面的隐患。因此,必须保证分布式发电系统并网运行时具有较高的安全性、稳定性以及可靠性。孤岛效应作为并网运行时存在的一个基本技术问题,是影响系统的安全和稳定的重要因素,所以,保证孤岛检测方法的及时性和有效性就具有十分重要的研究意义。 本文首先对孤岛效应的发生机理、检测标准等相关问题进行梳理,并着重分析常用的孤岛检测方法。目前研究得比较成熟的两种孤岛检测方法分别是被动式检测法与主动式检测法。这两种检测法都有各自的优势,前者虽然检测盲区(Non-detection Zone,NDZ)大,但是算法实现简单；后者具有较高的检测效率,较小的检测盲区,却是以牺牲电能质量实现的。本文选取主动式检测法中最具代表性的主动频率偏移检测法进行深入研究,并对主动频率偏移检测法(Active Frequency Drift,AFD)和带正反馈的主动频率偏移检测法(Active Frequency Drift with Positive Feedback,AFDPF)进行仿真实验,通过实验结果分析这两种检测法各自的特性和优缺点,然后从改善该检测法的谐波失真度(Total Harmonic Distortion,THD)出发,对AFDPF检测法进行改进,即以具有线性、非线性以及饱和限幅特性的分段函数的方式施加扰动来达到频移的方法。改进后的算法不仅克服了AFD检测法在不同负载条件下盲区较大的缺陷,而且能够有效减小对系统加入的谐波失真,降低扰动对电能质量的影响。 最后,本文利用MATLAB/SIMUlink软件模拟简易的光伏并网逆变器发电系统,根据检测原理对AFD、AFDPF检测法以及改进的AFDPF检测法分别进行仿真验证,仿真结果表明：本文提出的改进方法不仅检测盲区小,在50±0.2Hz的频率波动范围内有效地防止误动作,而且能在兼顾检测速度的同时减小了总谐波失真度,降低了扰动对电能质量的影响,对光伏并网发电系统防孤岛设计具有较好的应用价值。 【关键词】：光伏并网发电系统 孤岛检测 主动频率偏移法 改进的AFDPF检测法 检测盲区 谐波失真度
【学位授予单位】：广西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 专用术语注释表8-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 分布式发电系统9-11
• 1.1.1 分布式发电系统的概念9
• 1.1.2 分布式光伏发电系统的现状与发展前景9-11
• 1.2 分布式发电系统的孤岛效应11-13
• 1.2.1 孤岛效应的概念与研究意义11
• 1.2.2 孤岛检测的研究现状11-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 第2章 孤岛检测的相关问题15-23
• 2.1 孤岛效应发生的机理15-16
• 2.2 孤岛检测的基本原理16-18
• 2.3 孤岛检测的标准18-20
• 2.4 检测盲区NDZ20-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第3章 常用的孤岛检测方法23-30
• 3.1 基于电网侧通信的远程孤岛检测方法23-24
• 3.1.1 电力线载波通信法23-24
• 3.1.2 传输断路器跳闸信号法24
• 3.1.3 数据采集与监视控制法24
• 3.2 基于并网逆变器侧的本地孤岛检测方法24-28
• 3.2.1 被动式检测法24-26
• 3.2.2 主动式检测法26-28
• 3.3 本章小结28-30
• 第4章 基于频率偏移的孤岛检测方法30-38
• 4.1 主动频率偏移检测法(AFD)30-34
• 4.1.1 AFD检测法的原理分析30-31
• 4.1.2 AFD检测法的盲区分析31-33
• 4.1.3 AFD检测法的优缺点33-34
• 4.2 带正反馈的主动频率偏移检测法(AFDPF)34-36
• 4.2.1 AFDPF检测法的原理分析34
• 4.2.2 AFDPF检测法的盲区分析34-36
• 4.2.3 AFDPF检测法的优缺点36
• 4.3 改进的带正反馈主动频率偏移检测法36-37
• 4.3.1 改进的AFDPF检测法的原理分析36-37
• 4.3.2 改进的AFDPF检测法的盲区分析37
• 4.4 本章小结37-38
• 第5章 孤岛检测方法建模仿真及分析38-56
• 5.1 仿真模型的建立及参数设置38-40
• 5.2 AFD检测法的实验仿真及分析40-44
• 5.3 AFDPF检测法的实验仿真及分析44-50
• 5.4 改进的AFDPF检测法的实验仿真及分析50-55
• 5.5 本章小结55-56
• 第6章 总结与展望56-58
• 6.1 总结56
• 6.2 展望56-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士期间参与的项目及发表的论文62-63
• 致谢63-64

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