太阳能光伏并网发电及其逆变控制 第2版PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 太阳能及其光伏产业 1

1.2 光伏并网发电技术的发展 7

1.2.1 国内外光伏并网发电技术的发展 7

1.2.2 国内外光伏并网发电的激励政策 17

1.2.3 我国光伏发电中长期发展规划 19

1.2.4 光伏发电成本变化趋势及预测 20

1.3 国内外大型光伏发电系统简介 22

1.3.1 Springerville Generating Station （SGS）大型荒漠光伏电站 22

1.3.2 APS Star Center调峰电站 25

1.3.3 Prescott的荒漠电站 26

1.3.4 国内外百兆瓦以上大型光伏电站 27

1.3.5 特色光伏电站 29

1.3.6 我国大型光伏电站（100MW及以上容量） 30

第2章 光伏电池与光伏阵列 33

2.1 光伏电池的物理基础 33

2.1.1 光伏效应的量子物理基础 33

2.1.2 pn结的形成 37

2.1.3 光生伏特效应 39

2.2 光伏电池的制作 40

2.2.1 单晶硅电池的制作流程 40

2.2.2 光伏电池组件及其封装 42

2.2.3 光伏电池组件的出厂检测 44

2.3 光伏阵列的建模与工程计算方法 44

2.3.1 光伏电池的数学模型 44

2.3.2 光伏电池输出特性的工程计算方法 48

2.4 光伏电池的应用设计 50

2.4.1 光伏阵列使用前的测试 50

2.4.2 光伏系统的一般设计方法 51

2.5 光伏电池新技术与新品种 53

2.5.1 新型pn结结构 53

2.5.2 多晶硅电池和非晶硅电池 55

2.5.3 非硅材料光伏电池 56

2.5.4 有机光伏电池 56

2.6 第三代光伏电池技术 58

2.7 光伏电池研究的最新成果 60

参考文献 63

第3章 光伏并网系统的体系结构 65

3.1 集中式结构 65

3.2 交流模块式结构 66

3.3 串型结构 67

3.4 多支路结构 68

3.5 主从结构 69

3.6 直流模块式结构 70

3.7 小结 71

参考文献 71

第4章 光伏并网逆变器的电路拓扑 72

4.1 光伏并网逆变器的分类 72

4.1.1 隔离型光伏并网逆变器结构 72

4.1.2 非隔离型并网逆变器结构 73

4.2 隔离型光伏并网逆变器 74

4.2.1 工频隔离型光伏并网逆变器 74

4.2.2 高频隔离型光伏并网逆变器 77

4.3 非隔离型光伏并网逆变器 84

4.3.1 单级非隔离型光伏并网逆变器 84

4.3.2 多级非隔离型光伏并网逆变器 88

4.3.3 非隔离型光伏并网逆变器问题研究 94

4.4 多支路光伏并网逆变器 105

4.4.1 隔离型多支路光伏并网逆变器 105

4.4.2 非隔离型多支路光伏并网逆变器 107

4.4.3 非隔离级联型光伏并网逆变器 108

4.5 微型光伏并网逆变器 112

4.5.1 微型光伏并网逆变器概述 112

4.5.2 微型逆变器的基本拓扑结构 117

4.6 NPC三电平光伏逆变器 126

4.6.1 NPC三电平逆变器拓扑结构 126

4.6.2 NPC三电平逆变器PWM调制策略 128

参考文献 135

第5章 光伏并网逆变器控制策略 138

5.1 光伏并网逆变器控制策略概述 138

5.2 基于电流闭环的矢量控制策略 141

5.2.1 同步坐标系下并网逆变器的数学模型 142

5.2.2 基于电网电压定向的矢量控制（VOC） 143

5.2.3 基于虚拟磁链定向的矢量控制（VFOC） 146

5.3 直接功率控制（DPC） 151

5.3.1 瞬时功率的计算 152

5.3.2 基于电压定向的直接功率控制（V-DPC） 154

5.3.3 基于虚拟磁链定向的直接功率控制（VF-DPC） 164

5.4 基于LCL滤波的并网光伏逆变器控制 170

5.4.1 概述 170

5.4.2 无源阻尼法 172

5.4.3 有源阻尼法 176

5.4.4 基于LCL滤波的并网光伏逆变器滤波器设计 186

5.5 单相并网逆变器的控制 195

5.5.1 静止坐标系中单相并网逆变器的控制 196

5.5.2 同步旋转坐标系中单相并网逆变器的控制 199

参考文献 201

第6章 光伏发电的最大功率点跟踪（MPPT）技术 204

6.1 概述 204

6.2 基于输出特性曲线的开环MPPT方法 207

6.2.1 定电压跟踪法 207

6.2.2 短路电流比例系数法 208

6.2.3 插值计算法 208

6.3 扰动观测法 210

6.3.1 扰动观测法的基本原理 211

6.3.2 扰动观测法的振荡与误判问题 213

6.3.3 扰动观测法的改进 215

6.4 电导增量法（INC） 222

6.4.1 电导增量法的基本原理 223

6.4.2 电导增量法的振荡与误判问题 225

6.4.3 电导增量法的改进 232

6.5 智能MPPT方法 237

6.5.1 基于模糊理论的MPPT控制 237

6.5.2 基于人工神经网络的MPPT控制 240

6.5.3 基于智能方法的MPPT复合控制 242

6.6 两类基本拓扑结构的MPPT控制 245

6.6.1 两级式并网光伏逆变器的MPPT控制 245

6.6.2 单级式并网光伏逆变器的MPPT控制 249

6.7 MPPT的其他问题 250

6.7.1 局部最大功率点问题 250

6.7.2 MPPT的能量损耗 264

6.7.3 最大功率点跟踪的效率与测试 268

参考文献 278

第7章 并网光伏发电系统的孤岛效应及反孤岛策略 281

7.1 孤岛效应的基本问题 281

7.1.1 孤岛效应的发生与检测 282

7.1.2 孤岛效应发生的可能性与危险性 285

7.1.3 并网逆变器发生孤岛效应时的理论分析 288

7.1.4 孤岛效应的检测标准与研究状况 293

7.1.5 并网光伏系统的反孤岛测试 296

7.2 基于并网逆变器的被动式反孤岛策略 298

7.2.1 过/欠电压、过/欠频率反孤岛策略 299

7.2.2 基于相位跳变的反孤岛策略 301

7.2.3 基于电压谐波检测的反孤岛策略 303

7.3 基于并网逆变器的主动式反孤岛策略 304

7.3.1 频移法 304

7.3.2 基于功率扰动的反孤岛策略 308

7.3.3 阻抗测量方案 310

7.4 不可检测区域（NDZ）与反孤岛策略的有效性评估 311

7.4.1 基于ΔP×ΔQ坐标系孤岛检测的有效性评估 312

7.4.2 基于L×C norm坐标系孤岛检测的有效性评估 317

7.4.3 基于负载特征参数Q f×f0坐标系的有效性评估 322

7.4.4 基于负载特征参数Q f0 ×Cnorm坐标系的有效性评估 326

7.5 多逆变器并联运行时的孤岛检测分析 332

7.5.1 部分逆变器使用被动式反孤岛方案 333

7.5.2 系统中同时使用主动频移法和滑模频移法 334

7.5.3 系统中同时使用主动频移法和基于正反馈的主动频移法 335

7.5.4 系统中两台并网逆变器均使用基于正反馈的主动频移法 336

7.5.5 系统中两台并网逆变器均使用滑模频移法 337

参考文献 338

第8章 阳光的跟踪与聚集 342

8.1 阳光跟踪与聚集的意义 342

8.1.1 阳光跟踪的意义 342

8.1.2 阳光聚集的意义 343

8.2 阳光跟踪系统的设计 344

8.2.1 阳光跟踪伺服机构 344

8.2.2 阳光跟踪控制系统 346

8.3 阳光聚集系统设计 348

8.3.1 聚光光伏电池及其应用中的技术要求 348

8.3.2 阳光聚集装置 349

参考文献 353

第9章 光伏并网系统的低电压穿越 354

9.1 电网故障的特征 355

9.1.1 对称跌落故障 356

9.1.2 不对称跌落故障 356

9.2 光伏发电系统并网导则 361

9.2.1 并网导则概述 361

9.2.2 光伏发电系统并网导则 363

9.3 光伏并网系统LVRT控制策略 366

9.3.1 光伏并网系统电网故障时动态特性 367

9.3.2 光伏并网系统LVRT控制策略 369

9.3.3 光伏并网系统LVRT动态仿真 372

9.4 光伏并网系统LVRT测试规程 374

9.4.1 新能源并网系统测试规程 374

9.4.2 光伏并网系统LVRT测试规程 376

9.4.3 光伏并网系统仿真模型的LVRT测试 377

9.5 小结 379

参考文献 379

附录 光伏并网发电标准简介 381

A.1 国内标准简介 381

A.1.1 GB/T 19964—2012光伏发电站接入电力系统技术规定 381

A.1.2 GB/T 29319—2012光伏发电系统接入配电网技术规定 382

A.1.3 GB/T 30427—2013并网光伏发电逆变器技术要求和试验方法 382

A.1.4 CNCA/CTS 0002—2014光伏并网逆变器中国效率技术条件 382

A.2 国外标准简介 383

A.2.1 IEEE 1547系列标准 383

A.2.2 UL 1741：2010《Inverters，Converters，Controllers and Interconnection System Equipment for Use With Distributed Energy Resources》用于分布式发电系统的逆变器、变流器、控制器以及互联装置的规定 384

A.2.3 IEC 62109-1：2010（Final Draft）safety of power converters for use in the photovoltaic power systems—Part1：General requirements 光伏发电系统中功率变流器的安全 第一部分：通用要求 385

A.2.4 IEC 62109-2：2011（Committee Draft） Safety of power converters foruse in photovoltaic power systems—Part 2：Particular requirements for inverters光伏发电系统中能量转换装置的安全 第二部分：逆变器的特殊要求 385