论文部分内容阅读
现有光伏系统中并网开关一般采用小型断路器,而小型断路器不是专门为光伏系统设计的,一般不带有孤岛检测功能,因此在孤岛效应发生时,不能很好地断开电路。由于大电网断开时,光伏发电系统还在为负载供电,对电网系统和人身安全存在极大的隐患。而且即使某些断路器能够在孤岛效应发生时断开,在电网恢复正常时不能自动合闸,降低了电网的工作效率。针对现有光伏并网开关存在的上述问题,本文设计了一种新型防孤岛开关,主要包括以下内容:
本文首先介绍了AFD(Active Frequency Drift)即主动移频式孤岛检测方法的原理,在此基础上提出了一种新型的孤岛检测方法。该方法摆脱了传统的主动移频式孤岛检测中,当负载与施加扰动的反馈方向相反时检测失效的限制,能够在施加扰动前先判别负载属性,进而确定频率的变化趋势,并根据该变化趋势施加扰动,有效地提高了孤岛检测的可靠性。文中分析了应用MATLAB搭建的光伏并网原理图,并在原理图上进行了孤岛仿真实验,给出了在不同情况下孤岛检测的仿真,得出了相应的仿真波形,证明了该方法的有效性。
其次,本文介绍了相关控制电路的设计,研究了如何实现并网开关的自动重合闸。文中介绍的自动重合闸与传统断路器的重合闸机理不同,传统断路器一般采用物理机构断闸和合闸,存在一定的局限性。本设计采用STM32单片机芯片作为核心,通过单片机控制电机电路实现自动合闸和开闸,实现智能化控制,使其受周围物理环境条件的限制大为降低,提高了可靠性,并且在电网再次恢复正常时,无需人工合闸,提高了电网的工作效率。与传统并网开关相比,本文设计的并网开关不仅带有防孤岛的功能,还能在电网恢复正常时自动合闸。
最后,本文介绍了三相电压的采集。电压和频率的采集是通过软硬件结合的方式实现的,为了降低功耗,本设计中采用单片机自带模数转换adc端口与调理电路配合实现三相电压采集,并应用FFT(Fast Fourier Transformation)即快速傅里叶算法计算出电压频率。本文介绍了FFT算法求取电压频率的原理,并应用MATLAB进行仿真,对仿真结果的误差加以分析,确定了适合本次设计的FFT采样点数。最后进行了GSM通讯测试和孤岛软件测试,仿真和测试证明:本文设计的新型防孤岛隔离的并网开关能够在孤岛效应发生时断开光伏电源与负载的连接,故障恢复后自动闭合,动作可靠,通讯正常。这种并网开关在光伏发电系统中有较好的应用价值。
本文首先介绍了AFD(Active Frequency Drift)即主动移频式孤岛检测方法的原理,在此基础上提出了一种新型的孤岛检测方法。该方法摆脱了传统的主动移频式孤岛检测中,当负载与施加扰动的反馈方向相反时检测失效的限制,能够在施加扰动前先判别负载属性,进而确定频率的变化趋势,并根据该变化趋势施加扰动,有效地提高了孤岛检测的可靠性。文中分析了应用MATLAB搭建的光伏并网原理图,并在原理图上进行了孤岛仿真实验,给出了在不同情况下孤岛检测的仿真,得出了相应的仿真波形,证明了该方法的有效性。
其次,本文介绍了相关控制电路的设计,研究了如何实现并网开关的自动重合闸。文中介绍的自动重合闸与传统断路器的重合闸机理不同,传统断路器一般采用物理机构断闸和合闸,存在一定的局限性。本设计采用STM32单片机芯片作为核心,通过单片机控制电机电路实现自动合闸和开闸,实现智能化控制,使其受周围物理环境条件的限制大为降低,提高了可靠性,并且在电网再次恢复正常时,无需人工合闸,提高了电网的工作效率。与传统并网开关相比,本文设计的并网开关不仅带有防孤岛的功能,还能在电网恢复正常时自动合闸。
最后,本文介绍了三相电压的采集。电压和频率的采集是通过软硬件结合的方式实现的,为了降低功耗,本设计中采用单片机自带模数转换adc端口与调理电路配合实现三相电压采集,并应用FFT(Fast Fourier Transformation)即快速傅里叶算法计算出电压频率。本文介绍了FFT算法求取电压频率的原理,并应用MATLAB进行仿真,对仿真结果的误差加以分析,确定了适合本次设计的FFT采样点数。最后进行了GSM通讯测试和孤岛软件测试,仿真和测试证明:本文设计的新型防孤岛隔离的并网开关能够在孤岛效应发生时断开光伏电源与负载的连接,故障恢复后自动闭合,动作可靠,通讯正常。这种并网开关在光伏发电系统中有较好的应用价值。