微电网孤岛检测方法的研究

发布时间：2017-04-29 09:14

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【摘要】：在利用分布式电源发电优点的同时,由于它的接入给配电网带来的一系列问题也不容小觑。为了解决这些问题,学者们提出了微电网的概念。微电网的发展受到了一些技术的制约,其中一类重要的技术就是故障检测与保护技术。本文在了解、学习了现有的孤岛检测技术的基础上,详述了各类检测方法的检测原理,分析了各自的优缺点。针对以电力电子器件组成的变换器为接口的分布式电源作了具体分析,完成了并网逆变器拓扑结构的设计、并网控制策略的分析和并网滤波器的设计。在Simulink中完成了并网模型的建立。以新能源模拟实验室微电网系统为实验平台,应用TCP0150电流差分探头、DPO505混合信号示波器进行孤岛检测波形采集。进行了单微源与两微源检测方法有效性的对比;负载性质不同时检测方法有效性的对比;联络线功率不同时检测方法有效性的对比。得出三个结论:第一,多微源检测时会产生稀释效应;第二,负载性质对检测方法有影响。第三,联络线上功率为0时将导致检测方法失效。最后,对实验中所发现的问题,提出了相应的解决方案。以Sandia频率偏移法为例,具体分析了两微源时稀释效应的产生机理,设计了补偿模块,通过改变检测参数来优化稀释效应。通过在Simulink中进行仿真,验证了方法的有效性。负载性质的变化影响着检测性能,提出了通过组合孤岛检测法来尽量避免负载性质变化对检测性能的影响,以相位突变检测法和Sandia频率偏移法的组合为例,在Simulink中进行仿真分析,验证了无论是纯阻性负载还是负载品质因数为2.5的情况下,检测方法均可有效地检测出孤岛。根据微电网孤岛检测的基本原理可知,分布式电源发出的功率与负载所需功率相匹配时,会导致检测方法失效。因而联络线上存在一定的功率是检测方法有效的必要条件。对于联络线功率不足的情况,提出了孤岛划分的概念。由主动平滑切换或是切掉负载来避免检测失败。
【关键词】：并网逆变器 稀释效应 组合孤岛检测法 孤岛划分
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM727
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景、目的及意义9-11
• 1.2 微电网系统11-12
• 1.2.1 分布式电源11
• 1.2.2 微电网的概念及结构11-12
• 1.3 微电网的孤岛问题12-15
• 1.3.1 孤岛形成的原因及危害12-13
• 1.3.2 国内外孤岛问题的研究现状13-14
• 1.3.3 孤岛检测的国家标准14-15
• 1.4 主要研究内容及论文结构安排15-16
• 第2章 微电网孤岛检测方法16-25
• 2.1 孤岛检测的基本原理16-17
• 2.2 孤岛检测的有效性指标17-20
• 2.2.1 功率失配区间描述法18
• 2.2.2 负载参数L -nomC区间描述法18-19
• 2.2.3 负载特性参数fQ -resf区间描述法19
• 2.2.4 类负载特性参数Q_(f_0) -C_(nom)区间描述法19-20
• 2.3 现有的孤岛检测方法20-24
• 2.3.1 主动式孤岛检测方法20-22
• 2.3.2 被动式孤岛检测方法22
• 2.3.3 远程孤岛检测法22-24
• 2.4 本章小节24-25
• 第3章 三相并网逆变器的分析25-40
• 3.1 微电网并网的相关要求25-26
• 3.1.1 并网同步要求25
• 3.1.2 并网电流谐波要求25-26
• 3.2 并网逆变器的类型及拓扑结构26-27
• 3.3 微电网的运行控制策略27-34
• 3.3.1 三相并网逆变器的并网原理28
• 3.3.2 坐标变换的相关原理28-29
• 3.3.3 三相并网逆变器的控制策略29-33
• 3.3.4 空间矢量脉宽调制（SVPWM）33-34
• 3.4 并网滤波器的设计34-37
• 3.4.1 谐波产生的原因34-35
• 3.4.2 各类滤波器的分析35-37
• 3.5 微电网并网模型的建立37-38
• 3.6 本章小结38-40
• 第4章 孤岛检测的实验波形采集40-45
• 4.1 新能源模拟实验室微网系统概况40-41
• 4.2 孤岛检测波形采集41-44
• 4.3 本章小结44-45
• 第5章 孤岛检测算法的改进45-55
• 5.1 多逆变器时检测参数相配合的SFS检测法45-51
• 5.1.1 Sandia频率偏移法的检测原理46
• 5.1.2 两微电源时Sandia频率偏移法的相互影响46
• 5.1.3 Sandia频率偏移法的相关参数对检测盲区的影响46-47
• 5.1.4 cf_0自适应的Sandia频率偏移法47-49
• 5.1.5 仿真分析49-51
• 5.2 组合式孤岛检测法51-52
• 5.3 孤岛划分52-54
• 5.4 本章小结54-55
• 第6章 结论55-56
• 参考文献56-59
• 在学研究成果59-60
• 致谢60

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本文编号：334607