光伏发电并网逆变技术

第1章绪论/1

1.1光伏发电技术研究的意义1

1.1.1光伏发电的发展前景1

1.1.2国外光伏发电的研究现状及发展2

1.1.3我国光伏发电的现状及发展3

1.1.4光伏并网逆变技术的发展6

1.1.5分布式发电6

1.2光伏并网逆变技术的研究热点8

1.2.1新型逆变器拓扑结构8

1.2.2逆变器开关器件的驱动方式8

1.2.3电能质量控制方法9

1.2.4MPPT9

1.2.5孤岛效应9

第2章光伏并网逆变技术/10

2.1光伏并网逆变器概述10

2.1.1光伏发电系统构成10

2.1.2光伏并网逆变器分类11

2.2并网逆变器的拓扑结构13

2.2.1组串式逆变器的拓扑13

2.2.2集中式逆变器的拓扑14

2.2.3微型逆变器的拓扑14

2.3组串式单相逆变器的设计16

2.3.1组串式单相逆变器软件设计16

2.3.2单相逆变器的硬件设计20

2.4组串式三相逆变器的设计26

2.4.1组串式三相逆变器软件设计26

2.4.2三相光伏并网逆变控制系统28

2.4.3三电平电路的调制方法32

2.4.4三相逆变器的硬件设计42

2.5集中式三相逆变器的硬件设计44

2.5.1直流和交流侧EMC滤波器参数的选取45

2.5.2直流支撑电容的设计46

2.5.3IGBT电路的设计46

2.5.4吸收电容的选择47

2.5.5网侧滤波器的设计47

2.5.6参数设计总结48

2.6微型并网逆变器49

2.6.1微型并网逆变器设计49

2.6.2微型并离网逆变器设计52

第3章光伏电池最大功率跟踪控制技术/54

3.1光伏电池与光伏阵列的原理与特性54

3.1.1太阳能电池单体的数学模型54

3.1.2光伏组件与阵列模型56

3.1.3太阳能电池结温和日照强度对太阳能电池输出特性的影响57

3.1.4太阳能光伏阵列输出功率最大点58

3.1.5光伏电池升压控制60

3.1.6光伏电池仿真60

3.2光伏电池MPPT装置的设计62

3.2.1光伏电池MPPT装置结构62

3.2.2MPPT装置63

3.3光伏电池MPPT算法65

3.3.1最大功率跟踪常用方法65

3.3.2其他非线性控制策略的MPPT控制方法68

3.3.3具有稳定性和快速性的MPPT算法研究70

第4章并网逆变系统孤岛检测、绝缘检测与低电压穿越/75

4.1孤岛效应的概念和国际标准 75

4.2孤岛检测原理77

4.3孤岛检测方法78

4.3.1逆变器外部孤岛检测方法79

4.3.2逆变器内部孤岛检测方法80

4.3.3孤岛检测实验84

4.4漏电和绝缘保护85

4.4.1光伏阵列绝缘检测85

4.4.2光伏阵列残余电流检测85

4.5低电压穿越87

第5章光伏并网发电监控系统/90

5.1光伏并网发电监控系统90

5.1.1光伏并网监控系统的背景和意义90

5.1.2光伏网络监控系统的发展90

5.1.3光伏发电监控系统的相关标准91

5.2光伏并网发电系统的组成92

5.2.1太阳能电池组件92

5.2.2汇流箱92

5.2.3自动发电控制94

5.2.4自动电压控制95

5.3光伏并网监控系统的原理与设计95

5.3.1光伏并网监控系统的结构设计95

5.3.2光伏并网监控系统的功能设计97

5.4现场监控设计99

5.4.1现场监控的设计99

5.4.2MCGS组态软件99

5.5本地和远程监控方案设计100

5.5.1监控解决方案100

5.5.2本地和远程监控软件结构设计101

5.5.3多线程的应用103

5.5.4NET及相关技术104

5.5.5数据库技术107

5.5.6本地监控界面显示108

5.6基于Web服务器的远程调度110

5.6.1远程监控110

5.6.2104规约简介111

5.6.3数据通信的实现111

5.6.4调度中心界面显示119

第6章光伏发电系统的优化设计/123

6.1光伏发电系统优化设计的概述123

6.2分布式光伏发电系统效率优化设计124

6.2.1光伏组件安装倾角优化124

6.2.2太阳能电池组件的串并联设计126

6.2.3太阳能电池组件的排列方式127

6.2.4自动跟踪系统的研究127

6.2.5逆变器优化129

6.3系统成本优化130

6.3.1分布式光伏发电成本计算模型130

6.3.2光伏发电成本及其影响因素分析131

6.3.3成本计算软件133

6.4系统的可靠性分析135

6.4.1系统的可靠性模型及指标体系135

6.4.2供电可靠性方面135

6.4.3电能质量要求136

6.4.4孤岛引起的安全问题136

6.4.5站址选择136

6.4.6系统防雷装置设计136

第7章光伏发电系统功率预测与能量管理/138

7.1储能蓄电池的系统特性138

7.1.1蓄电池的种类138

7.1.2铅酸蓄电池的特性138

7.1.3蓄电池的容量匹配139

7.1.4PVBESS系统的能流模型140

7.2光伏发电功率短期预测140

7.2.1样本数据预处理141

7.2.2光伏发电的功率特性分析研究143

7.2.3Elman神经网络145

7.2.4Elman神经网络短期预测模型147

7.2.5Elman神经网络与NSET建模对比分析研究152

7.2.6Elman神经网络与BP神经网络建模对比分析研究153

7.2.7预测模型结果评估154

7.3并网光伏电站的能量管理研究154

7.3.1电站实时能量管理策略研究155

7.3.2系统能量调度模型的建立156

7.3.3系统运行的目标函数与约束条件分析研究161

7.3.4算例分析162

第8章分布式发电与微电网/167

8.1分布式发电系统167

8.1.1分布式发电概述167

8.1.2分布式光伏发电系统概述168

8.2微电网基本概述169

8.2.1微电网的定义与应用169

8.2.2微电网的拓扑结构169

8.2.3微电网的分布式电源171

8.3蓄电池储能系统控制172

8.3.1蓄电池原理172

8.3.2蓄电池数学模型173

8.3.3蓄电池充放电控制173

8.3.4蓄电池仿真模型174

8.4逆变器的控制方法175

8.4.1恒功率控制175

8.4.2恒压/恒频控制176

8.4.3下垂控制177

8.4.4内环控制器178

8.5微电网工作模式与模式间切换179

8.5.1微电网运行模式179

8.5.2微电网控制模式179

8.5.3平滑切换的研究182

8.6微电网设计仿真187

8.6.1仿真结构模型188

8.6.2微电网控制系统仿真模块189

8.6.3光伏并网/孤岛仿真192

8.6.4微电网系统仿真结果和分析192

8.7微电网平台搭建实例200

8.7.1微电网系统设计方案200

8.7.2微电网逆变实验202

8.7.3微电网实验203

结束语/205

参考文献/206

研究光伏发电技术，推动光伏发电产业的发展，对于缓解常规能源的短缺和减少环境污染具有重要作用。并网逆变技术是光伏发电系统的核心技术。本书围绕光伏发电并网逆变技术，系统地介绍了单相和三相并网逆变器设计方法、光伏电池大功率跟踪控制技术、并网逆变系统孤岛检测与低电压穿越方法的分析、光伏并网发电监控系统、光伏发电系统的优化设计、光伏发电系统功率预测与能量管理分布式发电与微电网技术等内容。
　　本书理论与实践紧密结合，涵盖了光伏并网逆变系统设计方面的诸多先进技术，可供光伏发电并网技术领域的工程技术人员、研发人员、管理等相关人员阅读，也可作为高等院校相关专业师生的参考书。

适读人群 ：可供光伏发电并网技术领域的工程技术人员、研发人员、管理等相关人员阅读，也可作为高等院校相关专业师生的参考书。

　　本书系统介绍光伏并网逆变系统设计方面的诸多先进技术，理论与实践紧密结合。