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光伏并网发电系统反孤岛策略的研究 The Research of Anti-islanding Strategy in the Grid-connected PV System 研究生姓 名：吴琼 指导教师姓名：贾华 内蒙古科技大学信息工程学院 包头 014010，中国 Candidate： Wu Qiong Supervisor： Jia Hua School of Information Engineering Inner Mongolia University of Science and Technology Baotou 014010，P.R.CHINA 独 创 性 说 明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得内蒙古科技大学或其他 教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的 任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 签名： 日期： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解内蒙古科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全 部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 （保密的论文在解密后应遵循此规定） 姓名： 导师签名： 日期： 内 内蒙古科技大学硕士学位论文 I I 摘 要 太阳能光伏发电是利用光伏阵列的“光生伏特”效应将太阳光转化为电能的一种发电 方式。太阳能光伏发电尽管有很多优势，但是系统并网后给电网造成的安全隐患不得不考 虑，其中孤岛效应往往是系统并网后需要解决的一个极为重要的问题，孤岛效应（Islanding effect）是指分布式电源接入电网后，公共电网由于各种原因停止向部分负载供电，然而此 时分布式电源仍然继续向这部分负载供电，此部分负载称为本地负载，如果分布式电源系 统不能及时有效的检测出电网断电状态并且在规定的时间内与电网断开连接，就有可能危 及整个配电系统和维修人员的人身安全，因此反孤岛（Anti-islanding）策略的研究显得尤为 重要。 本文以小型单相光伏发电系统为研究对象，并网逆变器选用电压型，即输入侧并联电 容，其输出采用电流控制。逆变器主电路采用无变压器的两级结构，前级 DC/DC 电路和后 级 DC/AC 电路，前级电路将光伏阵列输出直流电压 Upv 升压到 Ud，Ud 再经后级单相全桥 逆变电路逆变为 220V/50Hz 的交流电。测试电路采用国际通行的北美测试电路，即通过检 测并网公共点的电力参数的瞬时变化来判断孤岛运行状态。 本文重点研究主动频率偏移法（active frequency drift：AFD）的实现方法。通过增大和 减小逆变器输出电流频率来影响公共点电压频率的变化，并针对 AFD 检测方法的不足之处 找出解决策略。为了使响应时间快，对扰动信号 cf 施加正反馈。测试负载采用 RLC 并联谐 振负载来模拟现实中的负载，研究中发现负载性质对 AFD 的影响较大，特别是容性负载出 现了检测失败的情况，容性负载使电压滞后电流一定的相位角，这就使电压过零点时刻的 来到要比阻性负载慢，传递到公共点电压频率的扰动因此抵消了一部分，若完全抵消，则 检测失败。针对这种情况，为了更好的检测出孤岛运行状态，本文对 AFD 方法做了一些改 进，对逆变器输出电流频率施加正反两个方向的扰动，此方法为双向正反馈主动频率偏移 法（bidirectional positive feedback active frequency drift: BPFAFD）。 最后用 Matlab 进行仿真实验，对 BPFAFD 检测方法进行了验证，验证结果显示对于不 同性质的负载检测效果都很好，可在 0.5s 内检测孤岛发生。 关键词：光伏并网；孤岛效应；孤岛检测；双向正反馈主动频率偏移 II II Abstract Solar photovoltaic power generation is the use of photovoltaic arrays photovoltaic effect of sunlight change to electricity. Solar photovoltaic Despite has the many advantages to the power grid caused by the photovoltaic power generation system and network security risks have to consider the island effect is