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。     

三种频率偏移孤岛检测方法的性能比较

采用滑模频率偏移(slide-mode frequency shift,SMS)法、Sandia频率偏移(sandiafrequency shift,SFS)法检测孤岛时,并网逆变器存在相位检测延时,会对孤岛检测盲区的精度产生一定的影响。为克服这一问题,在前期工作的基础上改变下垂锁相环的扰动参数,进而提出改进的频率偏移孤岛检测方法(islanding detection method,IDM)。推导了3种孤岛检测方法在电网频率突变、电网频率偏离额定值2种情况下逆变器并网基准电流的表达式,分析了各自的谐波含量,在具有相同孤岛检测盲区的情况下所提IDM性能最优。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

带正反馈的有源频率偏移孤岛检测及盲区讨论

随着分布式发电的迅速发展,越来越多的可再生能源通过并网逆变器输送到电网.在电网发生故障时,及时准确地检测出孤岛效应,具有非常重要的意义.这里采用带正反馈的频率偏移法(AFDPF)检测孤岛效应的发生,并且对该方法的检测盲区进行了描述.最后给出了实验结果和对盲区的分析,结果表明,带正反馈的频率偏移法能有效检测出孤岛的发生.     

有源频率偏移法在光伏系统孤岛检测中的应用

当并网逆变器的输出与负载需求的功率相匹配时,被动式孤岛检测方法就会失效。介绍了带正反馈的有源频率偏移法检测孤岛效应的原理,讨论了该法可能存在的检测盲区,并基于此法在Matlab/Simulink平台进行了系统的仿真验证。结果表明,该法检测孤岛效应迅速有效,对特定负载无检测盲区,达到了孤岛检测相关标准的要求。     

基于盲区判别的混合型孤岛检测方法

孤岛检测是分布式发电系统并网逆变器必须具备的功能,针对被动型检测方法盲区大及主动型方法对电能质量产生影响这两个不足,提出了主被动结合的混合型孤岛检测方法。该方法分析并推导出被动型方法盲区判别式,在工频周期内对系统运行状态进行计算和盲区判别,判断是否引入电流偏移实现Sandia频率偏移法的孤岛检测。在被动型方法的盲区内引入Sandia频率偏移法的混合型孤岛检测方法能有效地检测出孤岛状态,实现无盲区检测,也能较大地减小主动式方法对电网电能质量产生的影响。通过Matlab仿真验证了该混合型方法的有效性。     

基于下垂控制的孤岛检测方法及其改进策略

针对被动孤岛检测存在较大检测盲区,传统主动检测算法会对输出电流造成有功或无功扰动的不足,提出了一种基于下垂控制的孤岛检测方法。该方法将传统下垂控制器中的频率指令由常量改为逆变器并网点的实际频率。电网正常情况下,该频率指令由于电网电压的箝位作用只有微小波动;而当孤岛发生时,受并网逆变器的调节作用影响,会发生正反馈作用,逆变器实际频率迅速发生偏移,当检测到其超过限定范围时,判定为发生孤岛现象。同时,通过引入了反馈强度系数对该方法进行了改进,并且给出了改进算法孤岛检测成功的边界条件。通过对含有2台并网发电逆变器的系统进行仿真,验证了理论推导的正确性及所提出孤岛检测方法的有效性。     

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。     

基于模糊控制的改进滑模频率偏移孤岛检测方法

针对滑模频率偏移法中扰动量的选取难以兼顾孤岛检测速度和电能质量的问题。提出一种基于模糊控制的改进滑模频率偏移法。通过对滑模频率偏移法中扰动量与公共耦合点电压频率之间关系的分析,利用泰勒公式得到一种新的扰动量表示方式,再根据公共耦合点电压频率的偏移量和偏移变化率对扰动系数进行模糊优化。与传统滑模频率偏移法相比,该方法有效减小检测盲区,加快孤岛检测速度,同时减小分布式发电系统并网运行时对电网的电能质量影响,在多逆变器并网系统中,该方法也有着更好的检测性能。仿真结果验证了所提方法的有效性和优越性。     

一种改进的无功电流—频率正反馈孤岛检测方法

孤岛检测是光伏并网发电系统必备的功能。针对三相光伏并网逆变器,分析了系统无功电流与公共点电压频率的关系,在此基础上提出一种改进的无功电流—频率正反馈孤岛检测方法,并且,分析了其参数选择与检测盲区问题。该方法通过扰动无功电流影响公共点电压频率,在电网正常时几乎不施加扰动,减小了对系统功率因数的影响;而在电网断开时,可以使频率持续向单一方向偏移,从而有效地检测出孤岛现象,相对于传统的正反馈方法具有更小的检测盲区。仿真与实验结果证明了该方法的有效性。     

低压微电网中并网逆变器主动移频式孤岛检测技术

在低压微电网中,线路阻抗、逆变器输出阻抗呈阻性,可以采用有功调幅、无功调频的间接电流型并网逆变器控制策略,该控制策略具有一定的反孤岛能力。推导了电阻、电感和电容负载的幅值和相角的表达式,给出了并网逆变器在孤岛运行时的无功表达式,由此得到电网故障后逆变器输出电压的频率变化数学模型,得到了有功调幅、无功调频的控制策略下逆变器孤岛检测盲区图。提出了频率正反馈的逆变器孤岛检测方法,通过在无功调频控制策略中引入频率正反馈环节,可大大减小逆变器孤岛检测盲区,给出了频率正反馈系数的选取原则。仿真结果表明,理论分析正确,所提出的孤岛检测方法可行。     

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。     

非隔离型光伏并网逆变器孤岛检测方法研究

传统的非隔离型光伏并网逆变器孤岛检测方法存在应用局限性强、性能不稳定的缺陷。针对这种现象,提出基于频率移动理论的非隔离型光伏并网逆变器孤岛检测方法。所提方法研究了孤岛效应的产生原因及其检测规范,构建出孤岛检测模型。模型使用基于频率移动理论的孤岛检测电路,对逆变器的电压、频率信号进行采集和主动干扰,获取到存在孤岛效应的逆变器,并随即调用模型断路芯片掐断逆变器输出,避免孤岛效应扩散。实验结果表明,所提方法拥有较强的孤岛检测能力和稳定性,可对现今无法检测到的孤岛效应盲区加以补充。     

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。     

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.     

Active islanding detection method for the grid-connected photovoltaic generation system

This paper proposes an active islanding detection method incorporated into the control of the grid-connected inverter to protect the photovoltaic generation system from the islanding operation. The proposed active islanding detection method performs the grid-connected inverter as a virtual resistor with the operation frequency slightly higher or lower than the fundamental frequency of the utility voltage. The function of virtual resistor will not be actuated when the utility is nominal, and the grid-connected inverter can convert the DC power from the solar array to an AC power. When the strong utility is lost, the grid-connected inverter acts as a virtual resistor with the operation frequency slightly higher or lower than the fundamental frequency of the utility voltage. Thus, the frequency and the amplitude of the local load voltage will be away from their normal values under the islanding operation. Hence, the proposed active islanding detection method can immediately detect the islanding operation. A prototype is developed and tested to demonstrate the performance of the proposed active detection method. Both computer simulation and experimental results verify that the performance of the proposed active islanding detection method is expected.     

并网发电系统中孤岛检测方法的综述

防孤岛保护是并网发电系统的必备功能,目前的孤岛检测方法主要有电网侧检测、外部开关电容检测、逆变器侧检测3大类,其中逆变器侧检测又可分为被动检测和主动检测。阐述了孤岛效应产生的机理和检测盲区出现的原因,在此基础上,对孤岛检测方法进行分类,并重点介绍了基于逆变器侧的各种被动检测法、主动检测法的原理,分析了它们的特点和适用的场合,最后介绍了不同国家依据不同标准所采取的检测方法。研究结果表明每种检测方法各有优缺点,实际应用中,应将至少各一种主动检测法和被动检测法结合使用,以此获得更好的检测效果。     

基于逆变器的正反馈孤岛检测方法

本文分析了孤岛检测盲区存在的原因,为解决目前常用的孤岛检测方法过/欠电压(OVP/UVP)和高/低频率(OFP/UFP)易进入孤岛检测盲区的问题,本文介绍了一种采用DQ变换和正反馈原理相结合的孤岛检测方法,并应用MATLAB进行仿真设计.通过对负载端电压和逆变器端输出电流波形的变化判断系统是否进入孤岛状态.结合MATLAB仿真结果分析了逆变电源-负载有功功率的不匹配对负载端电压的影响.     

基于有功功率盲区估计的孤岛检测方法

分布式发电系统孤岛检测中,被动检测法存在较大盲区,主动移频法可以减小盲区,但影响电能质量。针对上述问题,提出一种基于盲区估计的孤岛检测方法。以负载等效电阻值是否处于有功功率盲区范围作为引入主动移频法的依据,将被动式和主动式结合来进行孤岛判断。该方法能实现无盲区检测,同时降低主动移频法的谐波注入频率,减少对分布式发电系统输出电能质量的影响。通过Matlab建模仿真验证了方法的可靠性,并网逆变器能迅速、有效地检测到孤岛现象。     

微电网基于下垂控制的改进孤岛检测技术研究

由于微电网要求能够在并网和孤岛两种模式下运行,孤岛检测技术必不可少。为此,利用逆变器下垂控制方法中频率和有功的线性关系,在参考功率上添加有功扰动,使逆变器的频率在电网故障时偏离出正常范围,以达到孤岛检测的目的。在此基础上,改进了有功扰动的选取,通过判断频率连续偏移次数来给定相应的有功扰动系数,在系数中引入频率正反馈,加快孤岛检测速度,减少对微电网并网运行时的电能质量的影响。同时,分析微电网结构特点,给出了孤岛检测算法在其中的应用方案。通过仿真,证明了孤岛检测算法用于微电网的有效性。