基于间谐波阻抗的孤岛检测研究

作     者：赵景程 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张大海

授予年度：2018年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：分布式发电 孤岛检测 间谐波阻抗 并网逆变器 

摘      要：近年来,传统能源发电带来的环境污染问题日益严重,新能源发电技术在世界范围内得到了普遍的认可,基于太阳能、水能、风能和燃料电池的可再生能源发电技术得到了广泛的应用,发展也越来越迅速。分布式发电具有零排放、低损耗、低污染等特点,可以提高电力系统运行的灵活性和可靠性。但是,分布式发电技术的应用又给电力系统带来很多问题,孤岛效应就是其中之一。及时准确地检测出孤岛对于保证电力系统的安全稳定运行有着十分重要的意义。并网逆变器是可再生能源发电系统中的重要元件,本文对并网逆变器的控制方法进行了分析,搭建了 MATLAB仿真模型,通过数学计算,对SPWM逆变电路中各元件参数进行了设定。同时,分析了 SPWM逆变器产生间谐波的机理,对SPWM在不同载波频率下产生的间谐波含量进行了分析,验证了通过SPWM逆变器向电网注入间谐波来检测孤岛效应理论的可行性。本文针对含光伏电源的分布式发电系统,提出了基于间谐波阻抗的孤岛检测方法,并进行了相关建模计算仿真等工作,给出了间谐波电压范围的具体设定方法,给出了孤岛判断的条件。通过仿真,对该模型下并网逆变器产生的间谐波含量进行分析,保证其可以满足电力系统间谐波含量限值的标准。针对不同负载容量的分布式发电系统进行了仿真分析,并分析验证了负载容量变化时对孤岛检测的影响。本文还将该方法应用于含整流型负载的系统中,验证了该孤岛检测法受到非线性负载影响很小,抗干扰性强的特点。负载中含有交直交变频调速装置的系统的特点,提出了利用交直交变频调速装置注入系统的特征间谐波进行孤岛检测的新方法,该方法拓宽了间谐波阻抗法应用于孤岛检测的范围,所用间谐波频率低,大大降低了检测装置的成本,具有较好的经济效益。对于含有多个逆变器的分布式发电系统进行了建模仿真,分析比较了间谐波阻抗法相对于传统阻抗法在多并网逆变器系统中应用于孤岛检测的优势,验证了该方法对多逆变器系统具有较好的适应性,各个逆变器可以选用不同频率间谐波,因此不会出现稀释效应,具有孤岛检测速度快等特点。