基于逆变器的分布式发电孤岛检测方法研究

摘要

分布式发电作为对大电网的有益补充，在未来电网的发展中有着良好的发展前景，具有能源利用率高、损耗小、污染排放少等优点。随着分布式发电技术的发展，可再生能源的应用，并网逆变器相关技术的研究也逐渐深入。这是因为，逆变器通常作为微电源并入电网的接口元件。具有孤岛检测功能是对并网逆变器基本要求之一。孤岛检测可以避免孤岛效应所带来的对人员及设备安全的诸多危害，而孤岛检测的效果直接依赖于所采用的孤岛检测方法。鉴于被动式检测方法存在检测盲区过大、检测时间过长等缺点，近些年国内外主要开展主动式孤岛检测方法的研究。
　　 本文选取主动式中的频率正反馈孤岛检测方法(SFS)作为研究对象，研究其对基于逆变器的分布式并网发电系统稳定性的影响。首先，建立包括分布式电源、网络及负荷的并网分布式发电系统的整体模型，在整体模型的基础上运用小扰动分析法推导出系统的小信号模型。其次，采用广义系统矩阵技术，利用特征根分析法形成判断系统是否稳定的依据，以分布式电源输出功率作为系统稳定性指标，利用分布式电源输出功率与孤岛检测正反馈增益之间的关系曲线作为工具进行稳定性量化分析。
　　 深入研究孤岛检测方法对系统的影响，实现稳定性的定量分析后，对影响分布式并网发电系统稳定性的重要参数进行灵敏度分析，为之后研究的重点控制及增益设计提供了依据。在MATLAB/Simulink平台上搭建分布式发电系统模型，实现了集孤岛检测方法与并网控制于一体的控制策略。最后，在搭建的仿真模型基础上进行仿真验证。分析结果表明，正反馈方法对系统稳定性有消极作用，且正反馈增益越大，系统越不稳定，验证了理论分析结果的正确性。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 孤岛检测的背景及意义

1．2 孤岛检测的现状

1．3 课题主要研究内容

第2章 正反馈孤岛检测方法的原理

2．1 孤岛检测方法

2．1．1 基于通信方式的检测方法

2．1．2 被动式孤岛检测方法

2．1．3 主动式孤岛检测方法

2．2 频率正反馈孤岛检测方法的原理

2．3 频率正反馈孤岛检测方法的模型

2．4 本章小结

第3章 基于逆变器的分布式发电系统的模型

3．1 并网逆变器模型

3．1．1 并网逆变器的控制方式

3．1．2 三相电压型逆变器拓扑结构

3．1．3 锁相环的模型

3．1．4 逆变器并网恒功率控制

3．2 网络及负荷模型

3．3 单机小信号模型

3．4 本章小结

第4章 正反馈方法对系统稳定性的影响

4．1 特征根分析法

4．2 系统分析工具

4．3 灵敏度分析

4．3．1 初始截断系数

4．3．2 负荷水平

4．3．3 配线阻抗

4．3．4 功率控制中PI控制器增益

4．3．5 电流控制中PI控制器增益

4．4 仿真验证

4．5 本章小节

第5章 结论与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢