主动电流扰动法在并网发电系统孤岛检测中的应用

孤岛检测是分布式发电并网研究的难点,特别是在逆变器输出与负载功率平衡时难以检测出孤岛.频率或相位偏移等主动检测方法向电网注入谐波,而且在逆变器输出与负载相位匹配时孤岛检测失效.本文提出了一种新的孤岛检测方法--主动电流扰动法.该方法不影响电网的频率,不向电网注入谐波,而且在单台运行时不存在不可检测区,仿真和实验结果验证了该方法的正确性.     

基于无功功率控制的光伏系统孤岛检测法

孤岛检测是分布式发电并网研究的难点,特别是在逆变器输出与负载功率平衡时难以检测出孤岛。频率或相位偏移等主动检测方法向电网注入谐波,而且在逆变器输出与负载相位匹配时孤岛检测失效。对此提出一种基于无功功率控制的孤岛检测法。与传统方法相比,该方法输出波形中谐波含量小,而且在并网运行时不会因扰动而降低发电量,仿真和实验结果表明逆变器能及时地检测出孤岛并关闭并网发电系统。     

带负载阻抗角反馈的主动频移孤岛检测技术

孤岛检测是分布式光伏并网发电系统稳定可靠运行的关键技术之一,而传统的主动式孤岛检测技术难以平衡检测准确性和电能质量之间的矛盾。因此,详细分析了负载特性对孤岛检测的影响,针对并/离网逆变器模型提出了一种带负载阻抗角反馈的主动频移孤岛检测技术,通过反馈实时负载阻抗角改变注入的电流频率扰动,提高了单台逆变器和多逆变器光伏并网发电系统孤岛检测的准确性,消除了检测盲区。同时,通过提出的孤岛检测方法进行分段式改进,降低了由非线性因素引起的并网电流谐波畸变率,改善了系统的电能质量。仿真和实验均验证了所提孤岛检测方法的有效性和可行性。     

基于正反馈无功扰动的逆变器孤岛检测方法研究

基于传统主动检测方法在负载相位与逆变器输出进行匹配的过程中存在很大的检测盲区,并且会向电网注入一定的谐波,提出了一种基于正反馈无功扰动的孤岛检测方法。通过对系统无功功率添加正反馈扰动,打破功率平衡时的孤岛稳定运行点,在较短的时间内逆变器输出电压频率迅速超过额定阈值,从而准确地检测出孤岛。仿真结果表明,检测方法不仅响应速度快、不存在检测盲区,而且对电能质量的影响也较小。     

基于无功-频率下垂特性的无功扰动法在孤岛检测中的应用

孤岛检测是光伏并网研究的难点,特别在光伏并网逆变器输出与负载功率平衡时难以有效检测出孤岛,为此提出一种基于无功-频率下垂特性的无功扰动孤岛检测方法。该方法通过引入一个与负载无功-频率特性相关的线性函数作为无功扰动的输入量,打破功率平衡情况下发生孤岛时所存在的孤岛稳定运行点。再将实时检测到公共耦合点频率的偏差,引入到无功扰动的函数中形成正反馈回路,加速频率的偏移,使并网逆变器输出电压频率超出限定阈值,从而实现孤岛检测。仿真结果表明,该方法具有无检测盲区、响应快速、对电能质量影响小的特点。     

孤岛检测的低频相位扰动新方法

针对传统的主动频率偏移孤岛检测方法的检测盲区问题,提出了一种新的光伏发电并网逆变器主动式孤岛检测方法,称为低频正弦相位扰动法。论述了该方法的孤岛检测原理,详细分析了该方法的参数与功率因数和电流谐波之间的关系,以及本地负载的品质因数对检测效果的影响。总结了使用该方法时的孤岛检测判断规则。仿真和实验结果验证了所述方法的有效性。     

基于无功电流控制的并网逆变器孤岛检测

孤岛检测技术是并网逆变器运行所必须具备的关键技术。传统有源孤岛检测方法注入的扰动影响电能质量。为了解决该问题,提出一种基于无功电流控制的孤岛检测方法,通过控制无功电流使其产生的频率偏移方向与有功电流产生的频率偏移方向一致,使电网断开后频率迅速超过所设置的阈值而检测出孤岛,并对其进行量化分析,使孤岛算法在无检测盲区的基础上尽可能地减小对电网的影响。根据IEEE Std.1547测试标准对提出的方法进行仿真和实验验证。结果表明,提出的孤岛检测方法可以快速有效地检测到孤岛的发生,验证了提出方法的有效性。     

改进SMS孤岛检测方法研究

滑模频率偏移法(SMS)能够消除特定负载品质因数以下的检测盲区且对电能质量影响较小,是应用较为广泛的主动式孤岛检测方法,但其检测速度受负载品质因数(Qf)的影响显著。本文针对传统SMS算法的这一缺陷,提出了一种改进型SMS算法,将传统SMS算法的正弦型相位偏移曲线修改为圆型相位偏移曲线,该方法避免了传统SMS算法中临界稳定状态的发生,消除了Qf≤2.5下的检测盲区,克服了传统SMS算法检测速度随Qf增大而迅速减慢的缺陷,提高了孤岛检测速度。仿真与实验结果进一步验证了该方法提高孤岛检测速度的有效性。     

滑膜频率偏移法和过/欠频被动法结合的混合孤岛检测法

孤岛检测是光伏并网系统安全运行的一个重要保证。目前对过/欠频被动法和滑膜频率偏移法的改进研究很多,但没有改善负载消耗功率和逆变输出功率匹配度高时,过/欠频法检测盲区大的缺点,没有改善滑膜频率偏移法对电能质量影响大的缺点。基于此,提出一种基于滑膜频率偏移法和过/欠频被动法结合的混合孤岛检测法。这种算法能够对上述孤岛检测方法的缺点做出改进,能够避免系统突变因素造成断开逆变输出的误动作,能够实时跟踪负载的变化切换不同的算法。在MATLAB\simulink和光伏微网实验系统中进行孤岛检测实验,实验结果证明了理论分析的正确性。     

基于可拓模式识别的孤岛检测方法研究

孤岛检测是分布式发电系统必备的功能。针对传统的分布式发电孤岛检测的方法存在检测盲区大或对电能质量有影响的缺陷,本文提出了基于可拓模式识别的被动式孤岛检测方法。该方法通过在逆变器侧测得的谐波阻抗进行训练,可以准确检测在逆变器输出功率和负载功率完全匹配下的孤岛效应。最后通过搭建实验平台和matlab离线数据仿真,验证了该方法的正确性。     

基于能量谱分析的被动式孤岛检测方法

提出了一种新的基于信号能量谱分析ESA(energy spectrum analysis)的孤岛检测方法,并对所提出的检测特征量在孤岛发生前后的变化进行了深入分析,对ESA方法的孤岛检测有效性及抗扰动性进行了仿真及实验验证。实验结果表明,ESA方法在分布式发电单元与本地并联谐振负载间存在功率匹配,传统过/欠电压、过/欠频率方法落入盲区内时仍可有效识别孤岛,检测需时远小于IEEE 1547-2003标准所规定的时间,且不易受系统暂态过程影响;同时,由于没有向系统中加入扰动信号,不会对电能质量产生影响。     

改进的周期主动频移式孤岛检测方法

当在非检测区内电流扰动角和负载相角匹配时,基于周期交替电流扰动法可以有效地检测出孤岛现象。然而该方法存在注入扰动对输出电流的质量影响较大的缺点。结合一种改进的主动频移法,提出改进的周期主动频移式孤岛检测方法。该方法在相邻两个周期以不同的电流扰动方程作为参考电流波形,前一个周期中注入扰动使公共耦合点电压频率向上偏移,后一个周期使频率向下偏移。电网断电后,通过观察相邻周期公共耦合点电压频率差是否连续的正负交替变化来识别孤岛现象。经过理论分析和Matlab仿真验证,该方法可以准确地识别出非检测区内的孤岛效应,同时注入的扰动对输出电能质量影响很小。     

光伏并网逆变器的间歇性频率扰动正反馈孤岛检测方法

传统无源孤岛检测方法存在检测盲区,有源孤岛检测方法虽然可以减小或消除检测盲区,但在一定程度上会影响电能质量。为了消除检测盲区并最大程度地减小其对电能质量的影响,文章提出了一种间歇性频率扰动正反馈孤岛检测方法。该方法每隔1s引入持续1个工频周期的微小频率扰动用于打破孤岛后可能发生的功率平衡状态。由于该扰动间隔时间长,持续时间短,因此对电能质量影响极小。根据IEEE Std.929-2000规定的最差情况进行孤岛测试仿真研究,仿真结果表明,文中的方法具有响应快速、无检测盲区、对电能质量影响极小等优点。     

An improved islanding detection method based on correlation technique using reactive power variation

This paper presents an improved islanding detection method based on a correlation technique using reactive power variation for a three‐phase grid‐connected photovoltaic (PV) inverter system. Using a conventional reactive power variation (RPV) method for anti‐islanding, the reactive power component of PV inverter output varies periodically within a range of fixed magnitude for the inverter output frequency to go beyond the threshold of the over‐frequency relay or under‐frequency relay. While the conventional RPV method depends on the frequency relays, the proposed method uses a correlation factor between the commanded reactive power and the corresponding inverter frequency as an islanding detection indicator without relying on the frequency relays. The correlation factor of the proposed method is based on the fact that the commanded reactive power of a PV has a strong correlation with the frequency of the inverter voltage when islanding occurs. The proposed method has fast islanding detection capability and high power quality. In order to verify the proposed islanding detection method, the anti‐islanding experimental results of a 250‐kW three‐phase PV inverter by IEEE Std. 1547.1‐2005 are provided. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

一种快速小盲区的主动移频式孤岛检测方法研究

针对光伏PV并网发电系统中孤岛检测速度、检测盲区等问题,提出了一种快速小盲区的带正反馈的主动频率偏移检测方法。该方法根据第0个检测周期的公共耦合点PCC的电压频率与电网电压额定频率之差来确定初始斩波因子及施加扰动方向;并对第i个检测周期以前PCC点电压频率变化量分别取绝对值后进行累加,将累加值作为正反馈量施加至PCC点,在规定的检测周期内,完成孤岛的检测。采用Qf0×Cnorm坐标系对算法的检测盲区进行描述,利用Matlab/Simulink对孤岛检测性能进行仿真分析。结果表明:相比AFDPF法,新方法在满足并网电能质量的同时,具有更小的检测盲区;对感性负载的孤岛检测时间缩短至0.06 s,对容性负载只需0.04 s即可检测出孤岛;孤岛检测结果符合我国孤岛检测标准要求。