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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4

1.2.1 国内外光伏并网发电技术的发展5

1.2.2 国内外光伏并网发电的激励政策14

1.2.3 我国光伏发电中长期发展规划17

1.3 国内外大型光伏发电系统简介19

1.3.1 Springerville Generating Station（SGS）大型荒漠光伏电站19

1.3.2 APS Star Center调峰电站21

1.3.3 Prescott的荒漠电站24

1.3.4 国外10MW以上大型光伏电站24

1.3.5 我国大型光伏并网电站（超过200kW）现状26

第2章 光伏电池与光伏阵列29

2.1 光伏电池的物理基础29

2.1.1 光伏效应的量子物理基础29

2.1.2 pn结的形成33

2.1.3 光生伏特效应35

2.2 光伏电池的制作36

2.2.1 单晶硅电池的制作流程36

2.2.2 光伏电池组件及其封装38

2.2.3 光伏电池组件的出厂检测40

2.3 光伏阵列的建模与工程计算方法41

2.3.1 光伏电池的数学模型41

2.3.2 光伏电池输出特性的工程计算方法44

2.4 光伏电池的应用设计47

2.4.1 光伏阵列使用前的测试47

2.4.2 光伏系统的一般设计方法48

2.5 光伏电池新技术与新品种50

2.5.1 新型pn结结构50

2.5.2 多晶硅电池和非晶硅光伏电池52

2.5.3 非硅材料光伏电池53

2.5.4 有机光伏电池54

2.6 第三代光伏电池技术55

2.7 光伏电池研究的最新成果57

参考文献59

第3章 光伏并网系统的体系结构61

3.1 集中式结构61

3.2 交流模块式结构62

3.3 串型结构63

3.4 多支路结构64

3.5 主从结构65

3.6 直流模块式结构66

3.7 小结67

参考文献67

第4章 光伏并网逆变器的电路拓扑68

4.1 光伏并网逆变器的分类68

4.1.1 隔离型光伏并网逆变器结构68

4.1.2 非隔离型并网逆变器结构69

4.2 隔离型光伏并网逆变器70

4.2.1 工频隔离型光伏并网逆变器70

4.2.2 高频隔离型光伏并网逆变器73

4.3 非隔离型光伏并网逆变器80

4.3.1 单级非隔离型光伏并网逆变器80

4.3.2 多级非隔离型光伏并网逆变器85

4.3.3 非隔离型光伏并网逆变器问题研究91

4.4 多支路光伏并网逆变器102

4.4.1 隔离型多支路光伏并网逆变器103

4.4.2 非隔离型多支路光伏并网逆变器104

4.4.3 非隔离级联型光伏并网逆变器106

参考文献110

第5章 光伏并网逆变器控制策略113

5.1 光伏并网逆变器控制策略概述113

5.2 基于电流闭环的矢量控制策略116

5.2.1 同步坐标系下并网逆变器的数学模型117

5.2.2 基于电网电压定向的矢量控制（VOC）119

5.2.3 基于虚拟磁链定向的矢量控制（VFOC）121

5.3 直接功率控制（DPC）126

5.3.1 瞬时功率的计算127

5.3.2 基于电压定向的直接功率控制（V-DPC）130

5.3.3 基于虚拟磁链定向的直接功率控制（VF-DPC）140

5.4 基于LCL滤波的并网光伏逆变器控制146

5.4.1 概述146

5.4.2 无源阻尼法148

5.4.3 有源阻尼法152

5.4.4 基于LCL滤波的并网光伏逆变器滤波器设计162

5.5 单相并网逆变器的控制172

5.5.1 静止坐标系中单相并网逆变器的控制173

5.5.2 同步旋转坐标系中单相并网逆变器的控制176

参考文献178

第6章 光伏发电的最大功率点跟踪（MPPT）技术181

6.1 概述181

6.2 基于输出特性曲线的开环MPPT方法184

6.2.1 定电压跟踪法184

6.2.2 短路电流比例系数法185

6.2.3 插值计算法185

6.3 扰动观测法187

6.3.1 扰动观测法的基本原理188

6.3.2 扰动观测法的振荡与误判问题189

6.3.3 扰动观测法的改进193

6.4 电导增量法（INC）199

6.4.1 电导增量法的基本原理200

6.4.2 电导增量法的振荡与误判问题202

6.4.3 电导增量法的改进209

6.5 智能MPPT方法214

6.5.1 基于模糊理论的MPPT控制214

6.5.2 基于人工神经网络的MPPT控制217

6.5.3 基于智能方法的MPPT复合控制220

6.6 两类基本拓扑结构的MPPT控制223

6.6.1 两级式并网光伏逆变器的MPPT控制223

6.6.2 单级式并网光伏逆变器的MPPT控制226

6.7 MPPT的其他问题229

6.7.1 局部最大功率点问题229

6.7.2 MPPT的能量损耗243

6.7.3 最大功率点跟踪的效率与测试247

参考文献258

第7章 并网光伏发电系统的孤岛效应及反孤岛策略261

7.1 孤岛效应的基本问题261

7.1.1 孤岛效应的发生与检测262

7.1.2 孤岛效应发生的可能性与危险性265

7.1.3 并网逆变器发生孤岛效应时的理论分析269

7.1.4 孤岛效应的检测标准与研究状况273

7.1.5 并网光伏系统的反孤岛测试277

7.2 基于并网逆变器的被动式反孤岛策略279

7.2.1 过／欠电压、过／欠频率反孤岛策略280

7.2.2 基于相位跳变的反孤岛策略282

7.2.3 基于电压谐波检测的反孤岛策略283

7.3 基于并网逆变器的主动式反孤岛策略284

7.3.1 频移法285

7.3.2 基于功率扰动的反孤岛策略289

7.3.3 阻抗测量方案291

7.4 不可检测区域（NDZ）与反孤岛策略的有效性评估292

7.4.1 基于△P×△Q坐标系孤岛检测的有效性评估293

7.4.2 基于L×Cnorm坐标系孤岛检测的有效性评估298

7.4.3 基于负载特征参数Qf×f0坐标系的有效性评估303

7.4.4 基于负载特征参数Qf0×Corm坐标系的有效性评估307

7.4.5 多逆变器并联运行时的孤岛检测分析314

参考文献320

第8章 阳光的跟踪与聚集324

8.1 阳光跟踪与聚集的意义324

8.1.1 阳光跟踪的意义324

8.1.2 阳光聚集的意义325

8.2 阳光跟踪系统的设计326

8.2.1 阳光跟踪伺服机构326

8.2.2 阳光跟踪控制系统328

8.3 阳光聚集系统设计330

8.3.1 聚光光伏电池及其应用中的技术要求330

8.3.2 阳光聚集装置331

参考文献335

第9章 光伏发电并网的电能质量仿真计算336

9.1 概述336

9.2 光伏发电等值电路和计算模型338

9.2.1 光伏发电并网系统的等值电路338

9.2.2 电路功率传输计算339

9.2.3 基本计算方程341

9.3 光伏发电并网系统运行特性仿真分析345

9.3.1 系统运行特性仿真概述345

9.3.2 电压稳定性仿真分析346

9.3.3 基波功率潮流仿真分析350

9.3.4 谐波潮流仿真分析353

9.4 配电网接纳光伏发电能力的讨论356

参考文献359

附录 光伏并网发电标准简介360

A.1 国内标准简介360

A.1.1 GB/T 19939—2005《光伏系统并网技术要求》360

A.1.2 GB/Z 19964—2005《光伏发电站接入电力系统技术规定》360

A.1.3 GB/T 20046—2006《光伏（PV）系统电网接口特性》361

A.1.4 GB/T 20514—2006《光伏系统功率调节器效率测量程序》361

A.1.5 正在报批中的国内标准362

A.2 国外标准简介362

A.2.1 IEEE 1547系列标准362

A.2.2 IEEE 929—2000《IEEE Reeommended Practice for UtilityInterface of Photovoltaic(PV)Systems》用于光伏发电系统的电网接口设备的IEEE推荐惯例363

A.2.3 UL 1741:2005《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363

A.2.4 IEC 61683:1999《PV system-power conditioners-procedures for measuring efficiency》光伏系统功率调节器效率测量程序363

A.2.5 IEC 61727:2004《Photovoltaic(PV)systems-Characteristics of the utility interface》光伏系统电网接口特性364

A.2.6 IEC 62116:2008《Testing procedure of islanding prevention measures for power conditions use in grid connected photovoltaic (PV)power generation systems》分布式电源与电力系统的接口设备的测试程序364

A.2.7 IEC 62109-1:2007(Committee Draft)《SAFETY OF POWER CONVERSION EQUIPMENT FOR USE IN PHOTOVOLTAIC POWER SYSTEMS-PART 1—GENERAL REQUIREMENTS》光伏发电系统中能量转换装置的安全 第一部分：通用要求364

A.2.8 IEC 62109-2:2009《(Committee Draft)Safety of power converters for use 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364