光伏发电系统电能质量检测.doc

光伏发电系统电能质量检测分析
目录
摘要 I
Abstract II
第1章绪论 1
本课题的研究目的和意义 1
光伏发电技术研究现状 2
光伏发电电能质量检测方法的现状 2
光伏发电电能质量检测装置的现状 3
项目来源以及本文研究主要内容 4
第2章电能质量测量常用方法 5
电能质量偏差问题 5
电压偏差的定义和标准 5
频率偏差的定义和标准 6
谐波 7
谐波的定义和标准 7
谐波的检测方法 8
电压波动及不平衡度问题 9
电压波动的定义和标准 9
三相电压不平衡度定义和标准 10
本章小结 11
第3章光伏发电系统中谐波分析算法的研究 12
傅里叶谐波分析算法 12
离散傅里叶变换和快速傅里叶变换 12
傅里叶分析方法在光伏发电系统中存在的不足 15
基于Nuttall窗的改进FFT谐波分析算法 18
基于准同步采样的谐波检测方法 20
基于时域插值的基波周期的计算方法 21
非同步系列准同步化 23
基于准同步采样算法的仿真实验 24
本章小结 26
第4章光伏发电系统电能质量检测装置的实现 27
总体结构和方案 27
光伏发电电能质量检测装置硬件设计 28
模拟量输入硬件结构设计方案 28
数据采集系统结构设计方案 29
光伏发电电能质量检测装置上位机软件设计 31
数据采集模块 32
数据分析模块 33
数据显示模块 34
数据管理模块 36
本章小结 37
第5章装置测试与谐波分析 38
装置测试 38
准同步采样测试 39
交流参数和环境参数测试 40
谐波分析 43
光伏系统电能质量测量装置的误差分析 44
基于准同步采样谐波分析方法的误差 44
模拟量输入误差 45
A/D转换与数据处理误差 46
本章小结 46
结论 47
参考文献 48
绪论
本课题的研究目的和意义
目前光伏发电由于其无污染、无噪声、不受地域限制、安全可靠等优点成为21世纪最有价值的新能源[1]。光伏发电在总电力供应比例中逐年增加,预计在十年后比例将高于30%,由此可知,光伏发电在整个电力产业的重要性。光伏发电系统主要分为离网型光伏发电系统和并网型发电系统。随着光伏发电产业的日益成熟,现在也由以前离网型发电系统逐步向并网型发电系统的大方向迈进,但是在离网型发电系统在并网之前,要检验其电能质量是否符合国家标准,然后才能并入国家电网,此外当利用离网型光伏发电系统时,随着各行各业的电力设备对电能质量的严格要求,因此进行光伏发电系统电能质量的检测分析具有重大意义[2]。
近年来,在电力行业中,随着人类利用的非再生能源的枯竭,又由于世界人口的增长,现有的非再生能源已经满足不了人们的需求,不仅如此,人们利用的煤、石油等能源燃烧后会排放CO2、SO2、粉尘等会带来严重的污染,导致近来年雾霾,沙尘暴等天气频繁出现,致使全球气温不断升高,最终会危害社会发展和人类的健康。为了改善环境问题走可持续发展道路,我们选择能源问题上,首先从其无污染、天然、可再生等着手点出发,寻找合适的新能源。其中由于太阳能其无污染、无噪声、不受地域限制、安全可靠等优点成为21世纪最有价值的新能源,我国也相当重视这一新型产业,为了扩展光伏发电产业的应用,陆续出台了一系列的政策,来加大力度推广光伏产业的发展[3]。
光伏发电产业已经发展有40多年的历史,最近这十年发展势头更是猛烈,并且在今后的发展中势头更为强劲,据数据显示,光伏发电在总电力供应比例中逐年增加,预计到2030年比例将达到30%以上[4],由此可以看出,光伏产业正处于一片欣欣向荣的景象中,不久的将来,光伏发电这一产业将会成为电力产业的主要供给链。就目前光伏产业的应用来讲,一些欧美国家已经把光伏发电技术应用于医疗、交通、生活、运输等,并在未来更是将光伏发电技术应用到各行各业中去[5]。
随着光伏产业的发展,随之而来的光伏发电电能质量问题日益严重,这是由于光伏发电受外界因素影响较大,输出的功率有很大的波动性,因此就会带来电压波动、电压闪变等一系列电能质量问题,此外,由于光伏发电产生的是直流电压,需要将直流电压转换为交流电压,供交流用电设备使用,在这一环节中,需要使用到非线性设