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。     

并联多逆变器系统稳定性变化趋势估计方法

已有并联多逆变器系统稳定性的研究均为离线的建模分析,不适用于在线估计并联多逆变器系统稳定性变化趋势.这里提出一种双扰动注入的方法在线估计并联多逆变器系统稳定性变化趋势.在建立并联多逆变器系统阻抗模型的基础上,分析得到电网阻抗和逆变器台数变化对等效电网阻抗幅值的影响是分频段的.所提方法通过系统中任意一台逆变器向系统注入两个频率的扰动信号,根据扰动响应计算阻抗幅值,根据阻抗幅值变化估计电网阻抗和逆变器台数变化,进而估计并联多逆变器系统稳定性变化趋势.实验结果证明了所提方法的有效性.     

无通信高电能质量的微电网平滑切换控制策略

该文提出一种具有高电能质量且无需远程通信线的微电网平滑切换控制策略。微电网主要由多台并联分布式发电单元和一台预同步单元构成,针对分布式发电单元中的接口逆变器提出一种统一并网电流控制结构,具有如下优点：(1)无需孤岛检测便能实现逆变器并网运行状态电流控制模式和孤岛运行状态电压控制模式的自动切换,以确保负载供电质量;(2)所提统一并网电流控制结构能有效抑制并网电流与电容电压中的谐波;(3)当电网频率发生波动时,逆变器仍能按照指令值输出相应的有功及无功功率,并且在并网运行状态无需锁相环或锁频环即可实现与电网同步。此外,所提出的预同步单元能够在不依赖远程通信线的情况下实现微电网电压与电网电压的预同步控制,减小孤岛运行状态转为并网运行状态时的冲击电流。最后,对控制参数进行优化设计,并通过实验验证所提控制策略的有效性和可行性。     

适用于多台逆变器并联运行的孤岛检测方法

当前孤岛检测技术的研究主要集中在单台逆变器,随着逆变器被广泛连接到公共电网,多台并联运行的情况更为普遍,因此,以典型的两台逆变器并联运行为例研究其孤岛检测方法具有重要的研究意义。分析了主动移频式方法的检测原理,提出了一种新型带正反馈的主动频率偏移法,并对两台逆变器并联运行时分别采用传统与改进方法和同时采用改进方法时的检测盲区展开分析,最后,通过模型仿真验证了盲区分析结果的正确性。仿真结果表明,所提方法能够解决负载对单一方向频率扰动的平衡作用的问题,而且对并网电流的影响较小。     

基于PI控制的频率正反馈孤岛技术研究

以光伏逆变器为对象,研究了一种带正反馈的主动移频法扰动(AFD)与无功电流幅值扰动相结合的主动式反孤岛效应的控制方法。与其他主动式反孤岛效应控制方法相比,有效地解决了注入电网谐波含量和影响电能质量等问题,可减小孤岛检测盲区,并能迅速反映逆变器输出电压频率的变化,灵敏地检测出孤岛状态。最后通过仿真和实验分析了该扰动控制方法的正确性。     

基于自适应有功电流扰动的孤岛检测

以三相光伏并网逆变器的孤岛检测技术为研究对象,针对已有有功电流扰动法存在的不足,提出了自适应有功电流扰动的孤岛检测算法。根据孤岛发生后可通过检测公共耦合点(PCC)电压幅值得到负载电阻值的特点,推导了能触发孤岛保护的最小有功扰动电流和PCC电压幅值的关系,能根据PCC电压幅值自适应地加入所需有功扰动电流,从而在断网后检测到孤岛,且此法不存在检测盲区。根据IEEE Std.1547.1和IEEE Std.929—2000规定的标准对所提算法进行了仿真研究,验证了提出算法的正确性。对比实验研究也表明,相对于已有有功电流扰动法,该算法对逆变器输出电流的扰动明显减小。     

一种光伏并网逆变器孤岛检测新方法

当电网出现故障时,在孤岛检测时,常用的无源检测方法和有源检测方法中的有源频率偏移、滑模频率偏移和输出功率扰动法都存在检测盲区。针对这几种方法在孤岛检测时的缺陷,提出了一种主动式孤岛检测新方法,通过脉动负载改变逆变器并网负荷大小,检测逆变器输出电压、频率等来判断孤岛的发生。通过理论分析了该方法具有检测速度快,对电网无影响,无检测盲区。该方法对多台并网运行的光伏逆变器也同样适用。并通过仿真测试和实际产品试验验证了该方法的有效性。     

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。     

基于自适应负序电压正反馈的孤岛检测方法

孤岛发生后,在负序电压正反馈环节作用下,并网点产生的负序电压持续增大,通过判断并网点负序电压幅值是否超过阈值进而判断孤岛是否发生。但是,过大的反馈系数会导致逆变器注入负序扰动过大,过小的反馈系数会导致孤岛检测失败。根据负序电压正反馈法的原理提出了基于自适应负序电压正反馈的孤岛检测方法,其具有足够孤岛检测能力的正反馈系数取决于逆变器实时输出功率的大小。改进后的方法在逆变器并网运行时能有效减小注入大电网的负序扰动分量,且孤岛发生后能够在规定时间2 s内实现孤岛检测。通过理论分析和仿真研究,验证了所提方法的可靠性。     

次同步扰动下并网电压源换流器电气量的频率分布及其幅值特性

针对并网电压源换流器在次同步电压扰动下输出多频率分量的现象,采用动态响应分析法和二阶近似,推导并分析了相应的输出电气量近似解的频率分布特性及其幅值大小。具体地,在次同步电压扰动下,保留二阶扰动量,逐步分析推导了锁相环、电流控制部分电气量的多频率分布及其幅值特性,得到了各频率分量幅值的近似计算公式;进一步地,分析了所提方法和传统小信号分析方法的区别和联系。通过仿真结果表明,次同步扰动下电压源换流器并网端口会出现互补的次/超同步分量,并伴有幅值较小的多频率分量产生,且其与次同步扰动频率互补的电压分量幅值与积分参数有关,与其他控制参数基本无关。仿真结果与理论推导结果基本一致。     

基于逆变器定频率控制的多分布式电源孤岛检测方法

随着分布式电源(DG)渗透率的不断提高,配电网易发生多DG孤岛效应,为了保证电能质量和用电安全,逆变器必须具备孤岛检测功能。针对多DG逆变器因注入扰动量的方向相反而产生稀释效应,导致传统孤岛检测方法失效的问题,提出了一种基于逆变器定频率控制的孤岛检测新方法。该方法利用正弦脉宽调制技术将其中一台逆变器输出电压的频率控制为50 Hz,通过该定频率控制的主逆变器稳定孤岛频率,使得锁相环控制的各从逆变器恢复正常运行状态,消除稀释效应,实现多DG孤岛检测。最后,利用MATLAB/Simulink进行仿真,验证了该方法的有效性。     

频移法在逆变器并联工作时的孤岛检测分析

孤岛检测是光伏并网逆变器所必备的功能。在各种孤岛检测技术中,频移法是反孤岛策略中最常用的方案。该方法通过对逆变器输出电流的频率进行扰动来实现孤岛检测。目前针对频移法反孤岛策略的研究主要集中在单台逆变器。基于负载品质因数与谐振频率坐标系的不可检测区域(NDZ)理论,深入分析了3种频移策略在多机并联工作模式下的相互影响及NDZ变化规律,揭示了多机并联下孤岛检测有效性与工作条件的关系,并验证了理论分析的正确性。     

适用于低压微电网的逆变器控制策略设计

低压微电网中线路阻抗呈阻性,为保证逆变器输出阻抗与线路阻抗相匹配,在逆变器控制策略中引入了阻性虚拟阻抗。分析了逆变器电压环积分参数对逆变器输出阻抗的影响,在保证逆变器稳定运行的前提下,提高电压环积分系数可使逆变器输出阻抗呈阻性。对微电网等效电路分析得出,调节逆变器输出电压幅值可以调节逆变器输出的有功功率,调节逆变器的频率可以调节逆变器输出的无功功率。微电网并网运行时,分析了参数检测误差对逆变器输出功率的影响,在下垂特性控制中,引入幅值和频率微调的比例—积分(PI)调节器,可实现逆变器输出功率的无静差跟踪。仿真结果表明,所提逆变器控制策略运行稳定,在并网和孤岛运行时都具有优良的性能。     

相位正弦扰动的孤岛检测新方法

光伏并网逆变器作为一个安全可靠的并网逆变装置,必须要能及时检测出孤岛效应。以三相光伏逆变器为对象,提出了一种新型的主动式孤岛检测方法—相位正弦扰动法,即在逆变器输出电流的相位中加入微弱的正弦扰动,通过检测公共耦合点PCC(point of common coupling)电压q轴分量的幅值来判断孤岛的发生;推导了孤岛发生后PCC电压q轴分量的幅值与负载品质因数的关系;给出了检测出孤岛的定量条件;论证了该方法不影响输出电流的过零点、幅值和基波;阐明了在负载平衡的情况下此法不存在检测盲区;最后进行了Matlab/Simulink仿真,验证了提出方法的有效性。     

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。     

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。     

多机并网逆变器的并网／并联统一控制策略

分析了多机并网逆变器系统,得出其等效电路,推导出调节逆变器输出电压的相位可以调节逆变器输出有功功率,调节逆变器的输出电压幅值可以调节逆变器输出的无功功率.根据该理论,提出了一种多机并网逆变器的并网/并联统一控制策略,通过有功功率闭环调节逆变器输出电压的频率,通过无功功率闭环调节逆变器的幅值,给出了系统的运行流程,并分析了该方法内在的反孤岛能力.仿真和实验证明,所提控制策略在逆变器并网与并联时控制效果优良,并能实现平稳转换.     

基于最优控制的快速光伏并网孤岛检测研究

光伏并网系统中产生孤岛时,不仅对设备造成破坏,而且危及维修人员的安全。传统的被动检测方法在逆变器所带的本地负荷与其输出功率接近于匹配时失效,主动检测法添加的扰动又会降低系统稳定性和减慢检测的速度,直接影响并网电能质量。针对上述问题,提出一种基于最优控制的快速孤岛检测方法,通过对逆变器端输出电压的幅值、相位和频率的变化差值建立数学模型,采用二次型最优控制算法进行孤岛检测。通过理论分析、建模和仿真研究,验证了该方法的可行性,检测时间短,具有一定的工程应用价值。     

基于MPPT控制的两级式直流孤岛检测方法研究

针对主动式孤岛检测方法存在扰动同步注入、影响电网供电质量等问题,提出了一种基于最大功率点跟踪(MPPT)控制的两级式直流孤岛检测方法。该方法通过检测并网变换器直流侧电流来判断疑似孤岛,然后利用疑似孤岛信号触发电压扰动的注入使得孤岛后的公共耦合点(PCC)电压出现特定频率的波动。由于扰动信号的注入受疑似孤岛信号控制,减少了正常状态下扰动的注入时长,有效降低对系统电能质量的影响。此外建立小信号模型分析了耦合点电压对扰动分量的频域特性,选取扰动信号的最优频率。最后通过仿真与实验验证了所提方法在单机与多机工况下的有效性。     

用于分布式发电系统孤岛检测的偶次谐波电流扰动法

孤岛检测是分布式并网发电系统必须具备的能力,但频率或相位偏移等传统主动式孤岛检测方法在并网逆变器输出与本地负载功率平衡时难以有效检测出孤岛现象。针对已有孤岛保护方法的不足,本文分析了不同电流扰动信号对孤岛检测能力的影响,找到了适合多机并网系统快速孤岛检测的偶次谐波扰动信号,在此基础上结合过零点频率检测法,将电流谐波扰动的正反馈引入孤岛检测与保护中。并网逆变器的输出电流参考信号受到微弱扰动信号的影响,孤岛发生时,形成扰动信号的正反馈回路,并迅速累积使公共耦合点电压频率超出限定阈值,从而实现孤岛保护。该方法具有便于实现、对电网污染小、检测速度快及适合多机系统等优点。仿真和实验结果验证了该方法的有效性与可靠性。