日本 逆变器 孤岛测试

在光伏电站中,逆变器孤岛保护是什么原理

       在光伏并网系统中, 当大电网出现停电事故时, 光伏并网逆变器发电与电网低压侧本地负载如果刚好出现功率相匹配时, 容易出现自给自足的维持发电状态,从而出现"孤岛"现象，从而危及检修人员安全

       因此，需要逆变器具备检测出"孤岛"并自动切断的功能。孤岛保护的原理是，此时逆变器主动引入破坏这种功率匹配状态，让逆变器自动停机。逆变器可以通过软件控制扰动输出频率，幅值，无功等方式来实现破坏功率匹配。

什么是光伏逆变器防孤岛

       在光伏并网系统中, 当大电网出现停电事故时, 光伏并网逆变器发电与电网低压侧本地负载如果刚好出现功率相匹配时, 容易出现自给自足的维持发电状态,从而出现"孤岛"现象，从而危及检修人员安全。

       因此，需要逆变器具备检测出"孤岛"并自动切断的功能。孤岛保护的原理是:此时逆变器主动引入破坏这种功率匹配状态，让逆变器自动停机。逆变器可以通过软件控制扰动输出频率、幅值、无功等方式来实现破坏功率匹配。

什么是逆变器的防孤岛效应

       孤岛效应的检测一般分成被动式与主动式。被动式检测是利用电网监测状态如电压、频率、相位等作为判断电网是否故障的依据。如果电网中负载正好与逆变器输出匹配, 被动法将无法检测到孤岛的发生。主动检测法则是通过电力逆变器定时产生干扰信号, 以观察电网是否受到影响作为判断依据, 如脉冲电流注入法、输出功率变化检测法、主动频率偏移法和滑模频率偏移法等。它们在实际并网逆变器中都有所应用, 但也存在着各自的不足。当电压幅值和频率变化范围小于某一值时, 频率偏移法无法检测到孤岛效应, 即存在“ 检测盲区。输出功率变化检测法虽不存在“ 检测盲区” , 然而光伏并网系统受到光照强度等影响, 其光伏输出功率随时在波动, 对逆变器加入有功功率扰动, 将会降低光伏阵列和逆变系统的效率。为了解决这个问题, 光伏并网的有功和无功综合控制方法经常被提出来。

        随着光伏并网发电系统进一步的广泛应用, 当多个逆变器同时并网时, 不同逆变器输出的变化非常大, 从而导致上述方法可能失效。因此, 研究多逆变器的并网通信、协同控制已成为其孤岛效应检测与控制的研究趋势。

孤岛检测方法的主动检测方法

       主动式孤岛检测方法是指通过控制逆变器，使其输出功率、频率或相位存在一定的扰动。电网正常工作时，由于电网的平衡作用，检测不到这些扰动。一旦电网出现故障，逆变器输出的扰动将快速累积并超出允许范围，从而触发孤岛效应检测电路。该方法检测精度高，非检测区小，但是控制较复杂，且降低了逆变器输出电能的质量。目前并网逆变器的反孤岛策略都采用被动式检测方案加上一种主动式检测方案相结合。 频率突变检测法是对AFD的修改，与阻抗测量法相类似。FJ检测在输出电流波形(不是每个周期)中加入死区，频率按照预先设置的模式振动。例如，在第四个周期加入死区，正常情况下，逆变器电流引起频率突变，但是电网阻止其波动。孤岛形成后，FJ通过对频率加入偏差，检测逆变器输出电压频率的振动模式是否符合预先设定的振动模式来检测孤岛现象是否发生。这种检测方法的优点是：如果振动模式足够成熟，使用单台逆变器工作时，FJ防止孤岛现象的发生是有效的，但是在多台逆变器运行的情况下，如果频率偏移方向不相同，会降低孤岛检测的效率和有效性。

孤岛检测方法的被动检测方法

       被动式方法利用电网断电时逆变器输出端电压、频率、相位或谐波的变化进行孤岛效应检测。但当光伏系统输出功率与局部负载功率平衡，则被动式检测方法将失去孤岛效应检测能力，存在较大的非检测区域(Non-Detection Zone，简称NDZ)。并网逆变器的被动式反孤岛方案不需要增加硬件电路，也不需要单独的保护继电器。 电压相位突变检测法（Phase Jump Detection，PJD）是通过检测光伏并网逆变器的输出电压与电流的相位差变化来检测孤岛现象的发生。光伏并网发电系统并网运行时通常工作在单位功率因数模式，即光伏并网发电系统输出电流电压(电网电压)同频同相。当电网断开后，出现了光伏并网发电系统单独给负载供电的孤岛现象，此时，a点电压由输出电流Io和负载阻抗Z所决定。由于锁相环的作用，Io与a点电压仅仅在过零点发生同步，在过零点之间，Io跟随系统内部的参考电流而不会发生突变，因此，对于非阻性负载，a点电压的相位将会发生突变，如图4-3所示，从而可以采用相位突变检测方法来判断孤岛现象是否发生。

       相位突变检测算法简单，易于实现。但当负载阻抗角接近零时，即负载近似呈阻性，由于所设阀值的限制，该方法失效。被动检测法一般实现起来比较简单，然而当并网逆变器的输出功率与局部电网负载的功率基本接近，导致局部电网的电压和频率变化很小时，被动检测法就会失效，此方法存在较大的非检测区。

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