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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

1.2.4 MPPT9

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 EMC滤波器参数的选取45

2.5.2 直流支撑电容的设计46

2.5.3 IGBT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

3.2.2 MPPT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

5.4.2 MCGS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

5.5.4 NET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

5.6.2 104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

7.1.4 PV-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

7.2.3 Elman神经网络145

7.2.4 Elman神经网络短期预测模型147

7.2.5 Elman神经网络与NSET建模对比分析研究152

7.2.6 Elman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