光伏系统电压波动检测方法研究-电气工程专业论文.docxVIP

华北电力大学硕士学位论文 华北电力大学硕士学位论文 I I 摘 要 光伏发电一方面很好地利用了清洁能源，缓解能源危机；另一方面光伏电站发 出的电能可以就地消纳，减少远距离输电造成的额外损耗；光伏电站可以与主电网 互为备用，在一定程度上提高了系统的供电可靠性，是未来能源发展的方向之一， 具有良好的发展前景。光伏电源输出功率受光照强度的影响较大，使得逆变器的利 用率较低，且频繁的投切也会使电网的稳定性下降，电压扰动是限制光伏发电发展 的瓶颈。 本文在建立了光伏电池模型，分析了光伏电源输出特性，提出了指数变步长扰 动观察法的光伏系统 MPPT 控制方法。分析了电压有效值检测法、基波分量检测法、 峰值电压检测法、小波分析检测法、希尔伯特黄变换检测法以及基于数学形态学与 后差分算法的检测法的优缺点和应用场合，并针对希尔伯特黄变换检测法的端点效 应，提出采用镜像法进行数据延拓，有效抑制了端点效应，提高了希尔伯特黄变换 检测法的实用性；针对数学形态学与后差分算法中传统形态方法采用固定结构元素 的缺陷，导致其不能很好地处理各种噪声的情况，提出了利用广义形态开-闭和形态 闭-开运算，结合自适应方法提出一种形态开、闭运算自适应加权组合滤波器，通过 形态运算的加权组合来设计更有效的算法，以获得更好的效果。 通过算例仿真，对改进的方法的有效性进行了检验。分别对电压暂降、电压暂 升、电压瞬变以及电压中断做了仿真分析。仿真结果表明改进的希尔伯特黄变换检 测法可以有效检测电压暂降、电压暂升以及电压中断 3 种电压波动类型，而且能在 一定程度上定量分析出电压波动幅值情况，但是改进的方法无法有效识别电压中断， 镜像数据延拓方法可以有效抑制希尔伯特黄变换检测过程中产生的端点效应；改进 的基于形态学与后差分算法的检测法可以有效检测出电压暂降、电压暂升、电压中 断以及电压瞬变 4 种电压波动情况，而且能够精确求得电压暂降和电压暂升的幅值， 发生电压瞬变时，只能通过检测瞬时频率来求得电压瞬变发生时刻，发生电压中断 时只能通过检测幅值随时间变化曲线来求得电压中断起始时刻。 关键词： 光伏；电压波动；检测；仿真分析 II II Abstract On the one hand photovoltaic power can make good use of clean energy to ease the energy crisis and on the other hand, it can be emitted by other local consumption to reduce additional losses caused by long-distance transmission and photovoltaic plant can spare each other with the main grid, which can naturally improve the reliability of power system. So photovoltaic power is one of the future direction of energy development, with good prospects for development. Output of photovoltaic power is influenced greatly by light intensity, making the utilization of the inverter, which is limiting bottleneck in the development of photovoltaic power generation. The model of photovoltaic cells is established in the paper and the output characteristics is analyzed. RMS voltage detection method, the fundamental component detection method, peak voltage detection method, wavelet analysis and detection method, Hilbert-Huang Transform method and mathematical morphology and the differential algorithm detection method are all proved in this paper. Both their advantages and disadvantages