光伏并网发电系统中MPPT及孤岛检测新技术研究

【摘要】：太阳能光伏发电以其清洁、易维护、生产原料取之不尽、用之不竭等优势而逐渐展现出其无比广阔的应用前景和发展空间。光伏并网发电系统是太阳能光伏发电的一种重要形式,为了提高其效率和运行的安全性,本文针对光伏阵列仿真模型及光伏并网发电系统中的两个关键问题——最大功率点跟踪(MPPT)和孤岛效应检测进行了深入的分析和研究。在光伏电池的基本原理及特性分析的基础上,本文研究了基于S函数的光伏阵列仿真模型,该模型克服了单纯用MATLAB/Simulink元件库建立的光伏阵列仿真模型的使仿真用户解读较困难和模型较复杂的不足,仿真验证了该模型的正确性和优越性,从而为光伏阵列MPPT方法的研究奠定了基础。在对MPPT的基本工作原理、常见MPPT方法和Boost变换电路实现MPPT的原理进行了详细分析的基础上,本文提出了一种基于自适应面积算法的MPPT方法,克服了传统自适应占空比干扰观察MPPT方法存在的在日照强度、环境温度等因素突然变化较大时跟踪最大功率点速度较慢的缺陷和变步长占空比扰动观察法存在的跟踪步长无法兼顾动态性能和稳态性能的缺陷,仿真验证了该方法的有效性和优越性。盲区分析对孤岛效应检测参数的选取具有重要的意义。本文详细介绍了国内外孤岛效应检测标准,分析了孤岛效应特性、目前常用的被动式和主动式孤岛检测方法的工作机理及各种孤岛检测盲区分析方法的优缺点,对主动频移法的检测参数进行了设计,且对其盲区进行了分析,绘制了相应的盲区图。最后,针对电网中干扰对主动频移法产生的孤岛效应误判问题,本文提出了主动频移孤岛检测中的抗干扰三点测频法,其在一定程度上有效避免了孤岛效应误判现象,且能够快速地检测出孤岛,仿真验证了该方法的正确性和有效性。 【关键词】：光伏并网发电系统 光伏阵列 最大功率点跟踪 孤岛效应检测 自适应面积算法 检测盲区 抗干扰三点测频法
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 光伏并网发电的背景和意义10-12
• 1.2 光伏并网发电的现状和发展12-17
• 1.2.1 国外光伏并网发电的现状及发展12-14
• 1.2.2 我国光伏并网发电的现状及发展14-17
• 1.3 光伏并网发电系统常见问题17-20
• 1.3.1 最大功率点跟踪(MPPT)技术17-19
• 1.3.2 孤岛效应检测19-20
• 1.4 本文主要研究内容20-22
• 2 光伏阵列特性及其仿真模型研究22-37
• 2.1 光伏电池的基本原理22-23
• 2.2 光伏电池特性23-26
• 2.2.1 光伏电池等效模型23-25
• 2.2.2 光伏电池特性曲线25-26
• 2.3 光伏阵列仿真模型的建立26-36
• 2.3.1 光伏阵列的Simulink模型26-30
• 2.3.2 光伏阵列的S函数模型30-36
• 2.4 小结36-37
• 3 光伏并网发电系统MPPT方法研究37-54
• 3.1 MPPT的基本工作原理37-38
• 3.2 常见光伏电池MPPT方法38-43
• 3.2.1 固定电压法38-39
• 3.2.2 扰动观察法39-40
• 3.2.3 电导增量法40-42
• 3.2.4 模糊逻辑法42-43
• 3.3 DC/DC变换电路实现MPPT原理43-49
• 3.3.1 Boost电路44-45
• 3.3.2 Boost电路实现光伏阵列MPPT的仿真模型45-49
• 3.4 自适应占空比干扰观察法49-53
• 3.4.1 基于自适应面积算法的MPPT方法的提出49-51
• 3.4.2 光伏阵列MPPT仿真模型的建立51-52
• 3.4.3 仿真研究52-53
• 3.5 小结53-54
• 4 孤岛效应检测新技术研究54-80
• 4.1 孤岛效应概述54-55
• 4.2 孤岛效应的检测标准与特性分析55-59
• 4.2.1 孤岛效应的检测标准55-57
• 4.2.2 孤岛效应的特性分析57-59
• 4.3 常用孤岛检测方法的比较59-64
• 4.3.1 被动式孤岛检测方法60-61
• 4.3.2 主动式孤岛检测方法61-64
• 4.4 主动频移孤岛检测NDZ分析64-67
• 4.5 孤岛检测新技术研究67-71
• 4.5.1 孤岛检测新方法的提出67-68
• 4.5.2 三点测频法的基本原理和误差机理68-69
• 4.5.3 最优检测点间隔估计和频率奇异点剔除69-71
• 4.6 仿真研究71-79
• 4.6.1 三点测频法实例仿真71-75
• 4.6.2 主动频移法中的抗干扰三点测频法仿真75-79
• 4.7 小结79-80
• 5 总结与展望80-82
• 5.1 论文工作总结80
• 5.2 对以后工作的展望80-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-89
• 附录89
• 攻读硕士学位期间发表的论文89

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