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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