安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 唐 磊 蔣紫峻 張鵬鳴 張玉全

0 引言

非計劃的孤島運行會脫離電網(wǎng)公司的監(jiān)控，嚴重時會產(chǎn)生沖擊電流損壞電網(wǎng)端及用戶設(shè)備。因此光伏發(fā)電系統(tǒng)必須具備防孤島功能。當前主流的孤島檢測方法可分為被動檢測與主動檢測，前者是通過檢測孤島發(fā)生前后的電氣參數(shù)的變化來判斷孤島。而后者則是對逆變器輸出電流進行擾動，觀察電網(wǎng)響應(yīng)來判斷是否發(fā)生孤島，本文研究的就是這種當前受關(guān)注比較多的AFD檢測法的改進型，AFDPF（改進型正反饋主動頻移孤島檢測法）。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)處于并網(wǎng)狀態(tài)下時，一旦電網(wǎng)發(fā)生斷電情況，DG將會獨自承擔所有負載，當DG的輸出功率與負載所需功率接近時，系統(tǒng)自身的過/欠電壓或頻率保護裝置將無法檢測到，這時便形成了孤島效應(yīng)①。本文所做仿真環(huán)境就是在本地負荷與逆變器輸出功率相匹配的情況下的情況，此時，負荷匹配為孤島檢測增加了難度。

圖1 AFD檢測法原理圖

1 AFDPF檢測法基本原理

說到AFDPF檢測法，不得不先說AFD檢測法。AFD法的原理是通過并網(wǎng)逆變器向電網(wǎng)注入波形不變、頻率略微變化的電流，決定該失真電流電網(wǎng)故障時引起公共點電壓發(fā)生頻率偏移量大小的是截斷系數(shù)Cf②。電網(wǎng)斷開后，公共耦合點（PCC）電壓的頻率被迫發(fā)生偏移，直至超過設(shè)定的閥值時檢測出孤島。以向上頻移為例，控制逆變器輸出電流為畸變的斬波波形，如圖1所示。③

AFDPF法相較于傳統(tǒng)AFD法，加入了正反饋因素，即截斷系數(shù)不再是單一的數(shù)值，而是會隨著實際的頻率信號反饋做出相應(yīng)的調(diào)整，這樣不僅可以有效減少THD（總諧波失真），并且還能取得更好的孤島檢測效果。

2 實驗參數(shù)設(shè)計

該仿真基于電流閉環(huán)并網(wǎng)逆變器仿真模型上搭建，利用三相斷路器的斷開來模擬電網(wǎng)故障，并附上本地負載（50kw）模擬本地負荷。逆變器設(shè)置有功輸出功率為50kw，此時當由于本地負荷的大小與逆變器輸出功率相同，來模擬最難檢測孤島狀態(tài)的情況。系統(tǒng)采用簡單電感濾波，SVPWM調(diào)制，以直流源代替光伏部分。設(shè)置斷路器開斷時間為0.1s，設(shè)置初始截斷系數(shù)，參考電壓為600v。其中的AFDPF算法部分，輸入量為鎖相環(huán)得到的頻率與相位，檢測時間約為0.06s。

正反饋用下式表示：

3 Matlab仿真

圖2 三相光伏并網(wǎng)逆變器孤島檢測模型圖

圖3 孤島檢測三相電壓電流波形圖

4 結(jié)論

通過仿真實驗結(jié)果可知，改進型正反饋頻率偏移法可以快速有效的檢測出孤島狀態(tài)，并做出處理保護電路安全。參照傳統(tǒng)AFD算法可以得出AFDPF的優(yōu)化算法可以通過對截斷系數(shù)的選取優(yōu)化傳統(tǒng)AFD算法中單一參數(shù)控制系統(tǒng)的缺點，對實際系統(tǒng)進行優(yōu)化控制，以達到提高孤島檢測的成功率和降低THD的功效。

引文

①周詩嘉,陸格文,黎濤,羅隆福.自適應(yīng)主動頻率偏移孤島檢測新方法[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報,2012:1003-8930.

②唐忠延,粟梅,劉堯,韓華.帶負載阻抗叫反饋的主動頻移孤島檢測技術(shù)[J].電力系統(tǒng)自動化,2018:1000-1026.

③張濤.主動頻移法的光伏并網(wǎng)逆變器孤島檢測研究[D].新疆大學(xué),2017.