第1章 光伏发电发展概述与基本技术简介 1
1.1 光伏发电发展概述 1
1.1.1 光伏发电的发展与优势 1
1.1.2 国外光伏发电的发展现状与趋势 2
1.1.3 国内光伏发电产业的发展现状 4
1.2 光伏发电基本概念与技术简介 5
1.2.1 光伏离网发电技术 5
1.2.2 光伏并网发电技术 6
1.2.3 光伏并网逆变器的结构与种类 8
1.2.4 最大功率点跟踪控制技术 10
1.2.5 光伏并网发电的孤岛现象与检测技术 10
1.2.6 光伏并网发电的同步控制技术 11
参考文献 11
第2章 光伏发电最大功率点跟踪算法与功率优化 13
2.1 光伏电池的建模与特性仿真研究 13
2.1.1 光伏电池的等效模型和输出特性 13
2.1.2 光伏阵列的MATLAB建模与特性仿真 14
2.2 光伏电池最大功率点跟踪算法 16
2.2.1 最大功率点跟踪原理 16
2.2.2 DC/DC变换电路 16
2.2.3 典型MPPT控制方法简介 18
2.2.4 改进型变步长扰动观察MPPT算法 22
2.2.5 基于Boost电路改进型扰动观察的MPPT算法的MATLAB/Simulink建模与仿真 23
2.3 光伏充电控制器的设计 24
2.3.1 光伏充电控制器的主体设计方案 24
2.3.2 蓄电池的充电特性及充电方法 25
2.3.3 蓄电池充电控制程序设计及PWM控制信号测试 26
2.3.4 光伏充电控制器的MPPT效率测试及分析 28
2.4 本章小结 29
参考文献 30
第3章 单相光伏离网逆变器的工作原理与控制方法 32
3.1 单相光伏离网逆变器的结构与工作状态分析 32
3.1.1 单相光伏离网逆变器的主回路拓扑结构 32
3.1.2 单相全桥光伏离网逆变器工作状态分析 33
3.2 单相光伏离网逆变器的控制策略分析 35
3.2.1 SPWM控制的基本原理 35
3.2.2 等面积中心算法 38
3.2.3 双闭环PI稳压控制方法 39
3.2.4 电压、电流双闭环PI稳压控制方法仿真 40
3.3 本章小结 41
参考文献 41
第4章 光伏并网逆变器的同步控制方法 42
4.1 光伏并网逆变器同步控制方法研究进展简介 42
4.2 光伏并网逆变器的电流滞环同步控制方法及仿真结果 44
4.2.1 电流滞环同步控制方法 44
4.2.2 电流滞环同步控制仿真结果 45
4.3 基于PI控制器及改进方法的光伏并网逆变器的同步及仿真结果 47
4.3.1 基于PI控制器的电流同步控制方法及其改进 48
4.3.2 基于改进PI控制器的电流同步控制方法的控制结果 51
4.4 基于预测控制的光伏并网电流跟踪同步改进算法 52
4.4.1 单相光伏并网逆变器输出回路方程建立及其离散化 52
4.4.2 控制算法设计及其改进 55
4.5 基于滤波反步法的单相光伏并网逆变器控制系统 59
4.5.1 基于传统反步法的单相光伏并网逆变器控制系统 59
4.5.2 滤波反步法设计 61
4.5.3 滤波反步法稳定性分析 62
4.5.4 仿真实验结果与分析 64
4.6 自适应滤波器和PID控制器相结合的光伏并网发电系统的同步方法与装置 70
4.6.1 技术背景 70
4.6.2 自适应滤波器和PID控制器相结合的光伏并网发电系统同步装置 70
4.6.3 自适应滤波器和PID控制器相结合的光伏并网发电系统同步方法 71
4.6.4 仿真实验结果与分析 75
参考文献 80
第5章 光伏并网逆变器的非线性动力学特性 82
5.1 概述 82
5.2 基于Buck DC/DC降压变换的两级式单相全桥光伏并网逆变器 83
5.2.1 逆变器的电路组成与结构 83
5.2.2 逆变器的工作原理分析 84
5.2.3 逆变器的分段光滑状态方程建立 84
5.2.4 逆变器的分段光滑状态方程的非线性动力学行为 88
5.2.5 结论与讨论 90
5.3 基于Boost DC/DC升压变换的两级式单相全桥光伏并网逆变器 90
5.3.1 逆变器电路与工作原理分析 90
5.3.2 逆变器的分段光滑状态方程的建立 92
5.3.3 逆变器分段光滑状态方程动力学行为 98
5.3.4 内参数对两级式光伏并网逆变器非线性动力学行为的影响 102
5.3.5 结论与讨论 103
参考文献 104
第6章 光伏并网发电系统的孤岛现象与检测方法 106
6.1 孤岛效应的概念与研究意义 106
6.2 孤岛检测技术的研究现状与发展动态 107
6.3 孤岛效应的概念与检测原理 109
6.3.1 孤岛效应的基本概念 109
6.3.2 孤岛检测的基本原理 110
6.4 孤岛检测的标准与检测盲区 112
6.4.1 孤岛检测的标准 112
6.4.2 检测盲区 113
6.5 常用的孤岛检测方法简介 117
6.5.1 基于电网侧的远程孤岛检测方法 117
6.5.2 基于并网逆变器侧的本地孤岛检测方法 118
6.6 基于频率偏移的主动式孤岛检测方法及其改进 123
6.6.1 AFD孤岛检测法 123
6.6.2 AFDPF孤岛检测法 127
6.7 改进的AFDPF孤岛检测法 129
6.7.1 改进的AFDPF孤岛检测法的原理介绍 129
6.7.2 改进的AFDPF孤岛检测法的盲区分析 130
6.8 AFD、AFDPF以及改进的AFDPF孤岛检测方法的仿真模型建立及仿真结果 130
6.8.1 仿真模型建立及仿真参数设定 130
6.8.2 AFD孤岛检测法的仿真结果及分析 131
6.8.3 AFDPF孤岛检测法的仿真结果及分析 137
6.8.4 改进的AFDPF孤岛检测法的仿真结果及分析 146
6.9 基于模糊控制的APS孤岛检测新方法 151
6.9.1 APS孤岛检测方法 151
6.9.2 改进的APS孤岛检测方法 152
6.9.3 改进的APS孤岛检测方法NDZ分析 155
6.9.4 模糊控制系统的构建 156
6.9.5 基于改进的APS孤岛检测方法的建模与仿真分析 161
6.9.6 小结 164
6.10 基于Morlet复小波变换的孤岛检测方法 165
6.10.1 Morlet复小波变换 165
6.10.2 基于Morlet复小波变换的孤岛检测方法 166
6.10.3 基于Morlet复小波变换的孤岛检测方法的建模与仿真结果分析 168
6.11 复小波与实小波变换在孤岛检测中的对比研究 173
6.11.1 有关参数设置和Morlet复小波与db10实小波的小波函数 173
6.11.2 仿真结果与分析 174
6.12 电力系统故障影响下孤岛检测新方法的有效性研究 178
6.12.1 电力系统故障概述 178
6.12.2 电力系统故障影响下孤岛检测的有效性分析 179
6.13 基于一维离散非线性映射的李雅普诺夫指数变化的光伏发电孤岛检测方法及装置 181
6.13.1 基于一维离散非线性映射的李雅普诺夫指数变化的孤岛检测的系统组成及检测原理概述 181
6.13.2 有关参数的计算 186
6.13.3 孤岛检测流程与检测结果 187
6.13.4 孤岛检测特性分析 188
参考文献 189
第7章 光伏微网发电技术 194
7.1 概述 194
7.2 微网及微网研究进展 195
7.2.1 微网定义 195
7.2.2 光伏微网技术研究进展 196
7.3 基于小世界网络模型的光伏微网系统非线性动力学行为及其同步方法研究 202
7.3.1 模型与方法 203
7.3.2 数值计算和分析 206
7.3.3 结论 210
7.4 面向对等结构孤岛光伏微网的相互耦合同步方法 210
7.4.1 相互耦合混沌系统同步方法 211
7.4.2 面向对等结构孤岛光伏微网的相互耦合同步模型与方法 211
7.4.3 相互耦合同步方法同步稳定性证明 212
7.4.4 相互耦合同步方法的仿真验证与评价 214
参考文献 215
第8章 1kW单相并网光伏发电系统的软硬件设计 220
8.1 系统总体结构 220
8.1.1 硬件设计 221
8.1.2 DSP核心电路设计 221
8.1.3 驱动电路设计 223
8.1.4 信号采集电路设计 224
8.1.5 辅助电源电路设计 225
8.2 系统软件设计 226
8.2.1 系统软件总体结构 226
8.2.2 相位同步控制的软件设计 228
8.2.3 电流预测同步控制的软件设计 229
8.3 实验结果 232
8.3.1 驱动信号测试实验 232
8.3.2 电网同步信号测试实验 233
8.3.3 并网电流及电网电压测试实验 234
8.4 本章小结 236
参考文献 237
附录1 符号对照表 238
附录2 缩略词表 239