基于闭环锁频控制的并网逆变器抗弧岛效应检测技术研究

摘要

分布式发电系统相较于其他发电模式具有明显的灵活性，在当今社会的应用日益广泛，其对于大电网具有很好的调节性能，且控制系统自动化程度高。孤岛检测是分布式并网领域中研究的关键问题之一，其大体上分为主动式孤岛检测和被动式孤岛检测，这两类检测技术各有优劣:主动式孤岛检测方式灵敏度高、检测盲区小，但会影响电网电能质量;被动式孤岛检测方式经济性好、容易实现，但检测盲区较大，算法结构复杂，易发生误判。针对传统被动式检测方法检测盲区较大以及当前无盲区被动式检测方法控制算法复杂的问题，本文基于闭环锁频控制策略，研究新型被动式抗孤岛效应检测技术，所做具体工作如下:
　　整理和归纳了不同功率级别下的主流逆变器拓扑结构，并对三相全桥LCL逆变电路进行了数学分析建模;
　　研究了一种新型闭环锁频控制，深入分析其中生成的电网跟踪相角，推导得到该相角产生的逆变器输出侧的电网跟踪频率，再加入无功功率负反馈环节使该频率能够无差跟踪电网频率，用以对并网逆变器实现精准的闭环锁频控制;
　　通过分析现有被动式孤岛检测方法的基本原理与优劣差异，深入探讨了现有被动式检测方法的弊端，提出从控制方法这个根源上来改进现有的孤岛检测技术这一观点，并讨论各种孤岛情况下的负载阻抗特性。提出了一种新的被动式孤岛检测方法，该方法直接采用闭环锁频控制方法的输出频率，通过加入高频段阻抗检测防止了孤岛的发生。
　　仿真和实验结果表明，本文所提出的被动式孤岛检测方法能够迅速准确的检测出逆变器断网情况，消除检测盲区，并且降低了控制算法的复杂程度。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1 分布式发电系统

1．1．1 分布式发电系统的定义

1．1．2 分布式发电系统的影响

1．2 孤岛检测的研究意义

1．3 孤岛检测技术研究现状

1．3．1 主动式孤岛检测方法

1．3．2 被动式孤岛检测方法

1．4 本文主要研究内容

第二章 并网逆变器拓扑介绍

2．1 逆变器的基本拓扑结构

2．1．1 单相小功率逆变器拓扑

2．1．2 三相中功率逆变器拓扑

2．1．3 大功率逆变器拓扑

2．2 三相LCL并网逆变器建模

2．2．1 三相静止坐标系下的数学模型

2．2．2 两相静止坐标系下的数学模型

2．2．3 同步旋转坐标系下的数学模型

2．3 本章小结

第三章 基于锁频控制的并网逆变器

3．1 逆变器的传统锁相控制技术

3．2 逆变器的锁频控制理论

3．2．1 虚拟相位角θ1的生成

3．2．2 锁频环可无差跟踪电网频率

3．2．3 闭环锁频控制下的THD分析

3．3 仿真结果分析

3．4 本章小结

第四章 并网逆变器抗孤岛效应检测方法

4．1 孤岛检测标准

4．2 孤岛检测有效性指标

4．3 已有被动式检测技术

4．3．1 传统被动式检测方法

4．3．2 新型被动式检测方法

4．4 闭环锁频控制在孤岛检测中的应用

4．4．1 检测盲区分析

4．4．2 高频谐波特征量的影响

4．4．3 盲区消除策略

4．5 本章小结

第五章 仿真与实验

5．1 仿真部分

5．2 实验部分

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 研究工作总结

6．2 未来研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况