光伏发电并网逆变技术
作者：李练兵 著
出版时间： 2016年版
内容简介
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、光伏电池最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。
目录
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 7.1.4PVBESS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
