光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島檢測(cè)研究

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島檢測(cè)研究,并網(wǎng)發(fā)電,系統(tǒng),孤島,檢測(cè),研究,鉆研 . . 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)畢 業(yè) 論 文 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島檢測(cè)研究 院 部 機(jī)械與電子工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化5班 屆 次 2015 屆 學(xué)生姓名 李函奇 學(xué) 號(hào) 20110772 指導(dǎo)教師 婁偉 副教授 二一五年六月一日裝訂線. . . 目錄摘要IAbstractII引言11.緒論21.1 太陽能利用現(xiàn)狀21.2 太陽能光伏發(fā)電31.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成器件32.孤島檢測(cè)42.1 孤島效應(yīng)的定義42.2 孤島效應(yīng)特性分析42.3 現(xiàn)有的孤島檢測(cè)方法63.主動(dòng)移頻式孤島檢測(cè)法83.1 主動(dòng)移頻式孤島檢測(cè)的原理93.2 主動(dòng)移頻式孤島檢測(cè)的參數(shù)設(shè)計(jì)93.3 仿真實(shí)驗(yàn)104.結(jié)論17參考文獻(xiàn)18致謝.19IIContentsAbstractIIForeword11.Introduction21.1 Solar Energy Utilization21.2 Solar PV31.3 Components of Solar Photovoltaic Power Generation System32.Island Detection42.1 Definition of Island Effect42.2 Analysis of Island Effect Characteristics42.3 Existing Island Detection Methods.63. Active Frequency Shift Island Detection Method83.1 Principle of Active Frequency Shift Island Detection93.2 Parameter Design of Active Frequency Shift Island Detection93.3 Simulation Experiment104. Conclusions17Reference18 Acknowledgement.19光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島檢測(cè)研究李函奇（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院 泰安 271018）摘要 當(dāng)今社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越迅速，對(duì)于電能的需求量極為龐大，火力發(fā)電在目前仍然占據(jù)這主要的地位。而隨著能源危機(jī)的加劇以及環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，新能源發(fā)電收到了越來越多的重視。太陽能作為一種綠色的、無污染的能源，主要的發(fā)電形式就是光伏發(fā)電。在將來，以太陽能作為能源的光伏發(fā)電將會(huì)成為重要的發(fā)電形式。然而，光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中存在著孤島效應(yīng)，會(huì)對(duì)電網(wǎng)、設(shè)備和人體造成傷害，需要對(duì)其進(jìn)行專門的檢測(cè)和防護(hù)。在光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中，孤島效應(yīng)是指在電網(wǎng)突然失壓時(shí)，系統(tǒng)仍保持對(duì)鄰近線路供電狀態(tài)的一種效應(yīng)。本文主要分析研究了孤島效應(yīng)發(fā)生的原理，介紹幾種孤島檢測(cè)的方法，主要是主動(dòng)式和被動(dòng)式孤島檢測(cè)方法。并選取一種檢測(cè)方法通過MATLAB/Simulink進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電 并網(wǎng)系統(tǒng) 孤島檢測(cè) MATLAB/SimulinkResearch on Islanding Detectionof Grid Connected Photovoltaic Power Generation SystemLi Hanqi(Shandong Agriculture University Taian 271018 China)Abstract The economic development is more and more rapidly in todays society,for the demand of electric power is very large,thermal power still occupy the main position in current. With the aggravation of the energy crisisandthe increasingly serious environmental pollution,new energy power generationhas receivedmore and more attention.Solar energyis a kind of green,non polluting energy,photovoltaic power generationisthe main form ofpower generation.In the future,the solar photovoltaic power generationwillbecomeasimportant forms ofenergygeneration.However,there exist islandingof grid connected photovoltaic system,will cause damage to thepower gridequipment,and the human body,the need for detection and protectionof thespecial.In thephotovoltaic power generation system,the island effect refers to the sudden power loss of pressure,the system remainsaneffect on thepower stateof adjacent circuit.本文主要分析研究了孤島效應(yīng)發(fā)生的原理，介紹幾種孤島檢測(cè)的方法，主要是主動(dòng)式和被動(dòng)式孤島檢測(cè)方法。并選取兩種檢測(cè)方法通過MATLAB/Simulink進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。This paper mainly analyses the principle of islanding effect, introduces several methods for islanding detection, mainly active and passive islanding detection method. And select the one detection methods by MATLAB/Simulink simulation.Keywords: Photovoltaic power generation；Grid connected system；Island detection；MATLAB/Simulink引言因?yàn)楣聧u效應(yīng)會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)以及人身安全造成威脅，由美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提出了孤島檢測(cè)方法。根據(jù)Sandia National Laboratories提供的報(bào)告指出，孤島效應(yīng)就是，因故障事故或因?yàn)樾枰ｋ娺M(jìn)行線路維修等原因而停止工作時(shí)，停電狀態(tài)未及時(shí)的被安裝在各用戶端的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及時(shí)檢測(cè)出來，而不能迅速的與市電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行切離，而形成的一種從光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)向其周圍的負(fù)載供電的一種供電公司無法掌控的孤島現(xiàn)象1田亮.微電網(wǎng)中的光伏發(fā)電系統(tǒng)研究及孤島檢測(cè)技術(shù)分析D.太原理工大學(xué),2013.。一般來說，孤島效應(yīng)有可能會(huì)對(duì)一整個(gè)配電系統(tǒng)的設(shè)備以及用戶端之設(shè)備產(chǎn)生不利的影響，包括2尹靜.光伏并網(wǎng)逆變器的研究及可靠性分析D.山東大學(xué),2009.：(1)危害進(jìn)行電力檢修的工作人員的生命安全；(2)影響該配電系統(tǒng)上所有保護(hù)開關(guān)的動(dòng)作程序；(3)孤島區(qū)域所發(fā)生的供電電壓與頻率的不穩(wěn)定性質(zhì)會(huì)對(duì)用電設(shè)備帶來破壞；(4)當(dāng)供電恢復(fù)時(shí)造成的電壓相位不同步將會(huì)使得浪涌電流出現(xiàn)，可能會(huì)造成再次跳閘或者對(duì)光伏系統(tǒng)、負(fù)載、供電系統(tǒng)產(chǎn)生損壞；(5)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)因單相供電而造成系統(tǒng)三相負(fù)載的欠相供電問題。由此可見，作為一個(gè)安全可靠的并網(wǎng)逆變裝置，必須能及時(shí)檢測(cè)出孤島效應(yīng)并避免所帶來的危害。孤島現(xiàn)象的檢測(cè)方法根據(jù)技術(shù)特點(diǎn)，可以分為三大類：被動(dòng)檢測(cè)方法、主動(dòng)檢測(cè)方法和開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法(基于通訊的方法)。被動(dòng)式方法就是通過電網(wǎng)斷電的時(shí)候逆變器的輸出端的電壓、頻率、相位或者諧波的變動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)。但是，當(dāng)光伏系統(tǒng)的輸出功率同局部負(fù)載的功率平衡，則該方法將失去其檢測(cè)能力，存在著較大的非檢測(cè)區(qū)域(Non-Detection Zone，簡(jiǎn)稱NDZ)。并網(wǎng)逆變器之被動(dòng)反孤島方法不必增添硬件電路，也不需單獨(dú)的保護(hù)繼電器。被動(dòng)檢測(cè)方法主要包括：過/欠壓和過/欠頻檢測(cè)法，電壓諧波檢測(cè)法，電壓相位突變檢測(cè)法(PJD)。主動(dòng)檢測(cè)指的是通過對(duì)逆變器進(jìn)行控制，使相位、輸出功率或者頻率有一定擾動(dòng)。電網(wǎng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，由于電力網(wǎng)絡(luò)擁有平衡作用，檢測(cè)不出這些擾動(dòng)。一旦電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，逆變器其所輸出之?dāng)_動(dòng)會(huì)快速積累并且超出所能允許的范圍，從而開始檢測(cè)電路，因?yàn)榇藭r(shí)已經(jīng)觸發(fā)了孤島效應(yīng)。該方法準(zhǔn)確度高，非檢測(cè)區(qū)比較小，但控制難，且使得逆變器所輸出的電能質(zhì)量降低。目前反孤島策略基本都采用主動(dòng)式檢測(cè)方案與一個(gè)被動(dòng)式檢測(cè)方案結(jié)合。主動(dòng)孤島檢測(cè)方法主要包括：頻率偏移檢測(cè)法(AFD)，滑模頻漂檢測(cè)法(SMS)，周期電流干擾檢測(cè)法（ACD），頻率突變檢測(cè)法(FJ)。孤島檢測(cè)除了上述普遍采用的被動(dòng)法和主動(dòng)法，還有一些外部逆變器的檢測(cè)方式。如“網(wǎng)側(cè)阻抗插值法”，是指電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障的時(shí)候自動(dòng)插入一大阻抗，在電力網(wǎng)絡(luò)負(fù)載側(cè)，使得阻抗突發(fā)明顯的變化，從而使得系統(tǒng)的功率平衡被破壞，造成相位、電壓、頻率的改變。還有運(yùn)用電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所產(chǎn)生的故障信號(hào)來進(jìn)行控制。一旦有故障在電力網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生，電力網(wǎng)絡(luò)側(cè)其自身的監(jiān)控系統(tǒng)就向光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)，以便能夠及時(shí)切斷分布式能源系統(tǒng)與電網(wǎng)的并聯(lián)運(yùn)行。1.緒論1.1 太陽能利用現(xiàn)狀全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人口急劇增加，對(duì)于能源的需求越來越大，傳統(tǒng)的化石能源的消耗極其嚴(yán)重，能源危機(jī)成為世界各國(guó)所面臨的嚴(yán)重問題。同時(shí)化石能源對(duì)環(huán)境造成的污染和對(duì)生態(tài)造成的破壞也成為制約發(fā)展的障礙。新能源的利用成為了一個(gè)熱點(diǎn)課題。太陽能是一種清潔的可以再生的能源，分布十分廣泛，是一種理想的替代能源。近幾年，國(guó)際上的光伏發(fā)電研究與建設(shè)發(fā)展的十分迅猛。1973年，美國(guó)聯(lián)邦政府制定了一個(gè)政府級(jí)的陽光發(fā)電計(jì)劃；1980年美國(guó)聯(lián)邦政府正式將進(jìn)行光伏發(fā)電列入公共電力規(guī)劃中，累計(jì)投資超過8億美元，在1994年度的財(cái)政預(yù)算中，投入光伏發(fā)電行業(yè)的預(yù)算高達(dá)7800多萬美元，比1993年增加了234；1997年美國(guó)和歐洲相繼宣布百萬屋頂光伏計(jì)劃，美國(guó)計(jì)劃到2010年安裝10003000MW左右的太陽電池。日本不甘落后，1997年補(bǔ)貼屋頂光伏計(jì)劃的經(jīng)費(fèi)高達(dá)9200萬美元左右，安裝目標(biāo)是大約7600Mw。印度計(jì)劃于19982002年太陽電池總產(chǎn)量為150MW左右，其中2002一年大約為50MW。國(guó)際光伏發(fā)電正在由邊遠(yuǎn)農(nóng)村和特殊應(yīng)用向并網(wǎng)發(fā)電和與建筑結(jié)合供電的方向發(fā)展，光伏發(fā)電已經(jīng)由作為一種補(bǔ)充能源向作為一種替代能源進(jìn)行過渡。截止到目前，全世界的太陽能電池一年的銷售量己經(jīng)超過了60兆瓦，電池的轉(zhuǎn)換效率也已經(jīng)提高到了15以上，與此同時(shí)，系統(tǒng)的造價(jià)和發(fā)電的成本已經(jīng)分別降到了4美元/峰瓦和25美分/度電；在太陽能的熱利用方面，由于技術(shù)的日漸成熟，被利用的地方越來越多，應(yīng)用規(guī)模也越來越大，單單美國(guó)太陽能熱水器每年的銷售額就已經(jīng)超過了10億美元。太陽能熱發(fā)電也在現(xiàn)有的技術(shù)上有一定的突破，目前已有20余座大型太陽能熱發(fā)電站正在運(yùn)行或建設(shè)。在我國(guó)國(guó)內(nèi)，太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用最早始于70年代，真正步入快速發(fā)展的軌道是在80年代。在1983年到1987年這短短四年間，我國(guó)先后從美國(guó)、加拿大等國(guó)家引進(jìn)了七條太陽能電池生產(chǎn)線，使我國(guó)太陽電池的生產(chǎn)能力從1984年以前的年產(chǎn)200千瓦躍到1988年的45兆瓦，實(shí)現(xiàn)了躍進(jìn)式的發(fā)展。目前太陽電池主要應(yīng)用于通信系統(tǒng)和邊遠(yuǎn)無電縣、無電鄉(xiāng)村、無電島嶼等邊遠(yuǎn)偏辟無電地區(qū)，年銷售約1.1兆瓦左右，成效顯著。具體表現(xiàn)為：(1）建成了超過40座的縣、鄉(xiāng)級(jí)小型光伏電站，光伏電池總裝機(jī)容量大約600kw左右，其中以西藏自治區(qū)最多，超過了450 kw；1998年10月建成我國(guó)最大的西藏那曲安多縣光伏電站的光伏電池裝機(jī)容量高達(dá)100kw。（2）家用光伏電源在青海、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏、西藏以及遼寧、吉林、河北、海南、四川等地廣泛應(yīng)用。根據(jù)不完全的統(tǒng)計(jì)，至今全國(guó)已累計(jì)推廣家用光伏電源大約15萬臺(tái)，光伏電池總功率約達(dá)2.9MW。（3）光伏電站在22所農(nóng)村學(xué)校建立，光伏電池組件的總裝機(jī)容量為57kw。（4）1998年中國(guó)通信史上建成難度最大的蘭一西一拉光纜干線工程，有26個(gè)光纜通信站采用光伏電池作電源，其海拔高度大多數(shù)都處于4500m以上，光伏電池組件的總功率約達(dá)100kw。（5）1996年建成了塔中4-輪南輸油輸氣管道陰極保護(hù)先伏電源系統(tǒng)，總功率大約為 40kw。該系統(tǒng)橫貫環(huán)境惡劣復(fù)雜的塔克拉瑪干大沙漠，總長(zhǎng)達(dá)300Km左右3杜恩社.西藏太陽能利用現(xiàn)狀及對(duì)策C./中美清潔能源技術(shù)論壇論文集.2001:-119-1243。1.2 太陽能光伏發(fā)電太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng),將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)。太陽能電池其發(fā)電原理簡(jiǎn)單來說是光生伏打效應(yīng)。當(dāng)日光（或其他光）射到該種電池上時(shí)，光能被電池吸收，光生電子產(chǎn)生空穴對(duì)。在電池所產(chǎn)生的內(nèi)建電場(chǎng)作用下，空穴以及光生電子被分離開來，異號(hào)電荷在電池兩端出現(xiàn)并進(jìn)行的積累，即 “光生電壓”產(chǎn)生，即為“光生伏打效應(yīng)”。若內(nèi)建電場(chǎng)兩側(cè)有電極引出并在電極兩端接上負(fù)載，則 “光生電流”就會(huì)通過負(fù)載流出，從而獲得輸出功率。這樣，日能就成為了可以直接被利用的電能。太陽能電池把光能轉(zhuǎn)換為電能，其工作原理可以概括成為以下的3 個(gè)主要的過程：a.一定數(shù)量的光子被電池所吸收之后，電子空穴對(duì)在半導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生，即為“光生載流子”，兩者之間的電性是相反的，電子負(fù)電，空穴正電；b.半導(dǎo)體p-n 結(jié)所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)會(huì)將帶有相反電性的光生載流子分離開；c.太陽能電池的負(fù)、正極分別收集空穴、光生載流子電子，電流將會(huì)在外電路中所產(chǎn)生，進(jìn)而會(huì)獲得電能4Mike Meinhardt, Gunter Cramer. Past. Present and Future of grid connected Photovoltaic- and Hybrid-Power Systems. IEEE, 2000: 1283-12884。 1.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成器件逆變器、蓄電池、太陽能電池板和充電控制器構(gòu)成了一套最近本的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，下面對(duì)各部分的功能做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹： （1）逆變器 逆變器的作用就是進(jìn)行逆變，220伏交流電就是通過逆變器對(duì)蓄電池、太陽能電池方陣所提供的低壓直流電所逆變而得來的，是的交流負(fù)載可以得到應(yīng)用。（2）蓄電池組蓄電池組就是儲(chǔ)存直流電，該直流電是由太陽能方陣儲(chǔ)存起來的, 來供負(fù)載使用。在這種光伏發(fā)電的系統(tǒng)中間, 蓄電池將會(huì)處于一種浮充放電的狀態(tài), 夏日太陽光照量大，光照強(qiáng)度強(qiáng), 在供給負(fù)載的用電之外, 同時(shí)還會(huì)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電; 在冬日太陽光照量少,光照強(qiáng)度低，這一部分儲(chǔ)存的電能將會(huì)漸漸的釋放出來。白天中蓄電池由太陽能電池方陣進(jìn)行充電,(同時(shí)方陣還要給負(fù)載用電),晚上蓄電池釋放儲(chǔ)存的電能，供給負(fù)載用電，負(fù)載用電將全部由蓄電池釋放。所以,蓄電池的充電效率要高, 而且其自放電要小, 與此同時(shí)還要考慮其使用是否方便以及價(jià)格等各種因素。常用的蓄電池有硅膠蓄電池、鉛酸蓄電池, 價(jià)格比較昂貴的鎳鎘蓄電池在要求比較高的場(chǎng)合也有使用。（3）太陽電池板供負(fù)載使用的直流電是由太陽輻射能通過太陽能電池板轉(zhuǎn)換而成的，同時(shí)也可以將直流電存儲(chǔ)在蓄電池內(nèi)當(dāng)做備用。一般來說，根據(jù)用戶的需求，可以使用太陽能方陣，其就是按照一定的方式，將若干太陽電池板連接，組成太陽能電池方陣，再配上適當(dāng)?shù)闹Ъ芗敖泳€盒組成。（4）充電控制器充電控制器在各種不同的類型的光伏發(fā)電系統(tǒng)之中是不盡相同的，其復(fù)雜程度、功能多少的差別也是很大的，這就需根據(jù)重要的程度以及系統(tǒng)的要求來進(jìn)行確定。繼電器、開關(guān)、電子元器件、儀表等構(gòu)成了充電控制器的主要組成部分。在光伏發(fā)電系統(tǒng)之中，為蓄電池提供最佳的電壓和充電電流，平穩(wěn)、高效、快速的為蓄電池充電是充電控制器的基本作用，并減少在充電過程中的損耗、盡量的使蓄電池的使用壽命得到延長(zhǎng)；同時(shí)使得蓄電池得到有效的保護(hù)，避免會(huì)發(fā)生過放電、過充電現(xiàn)象5朱弋,阮興云,徐志榮等.高速公路急救綠色通道GPS衛(wèi)星通訊系統(tǒng)及車載醫(yī)用電源研究J.醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2007,28(1):60-61.5。在戶使用直流負(fù)載的情況下，穩(wěn)定的直流電將會(huì)通過充電控制器來為負(fù)載提供（由太陽電池方陣所發(fā)出的直流電，其電流和電壓不是很穩(wěn)定，這是因?yàn)樘鞖獾淖兓沟孟到y(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定）。2.孤島檢測(cè)目前在國(guó)際上制定了幾種光伏系統(tǒng)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)標(biāo)，主要是UL1741和IEEE Std.929/1547等，這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于并網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)電裝置的孤島檢測(cè)的保護(hù)功能做出了十分具體的要求，同時(shí)也對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)斷電后所檢測(cè)到的孤島現(xiàn)象發(fā)生的時(shí)間也做了十分明確、詳細(xì)的規(guī)定。在孤島效應(yīng)所規(guī)定的時(shí)間檢測(cè)方面，不同的國(guó)家是不盡相同的，例如，德國(guó)所規(guī)定的判別時(shí)間是限制在5秒之內(nèi)的，美國(guó)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)判別時(shí)間是限制在2秒之內(nèi)的，而日本的判別時(shí)間則是規(guī)定必須在0.5到1秒之間。我國(guó)的光伏并網(wǎng)發(fā)電起步的比較晚，但是我國(guó)也相應(yīng)的制定了符合我國(guó)國(guó)情的標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)的規(guī)定是：在光伏系統(tǒng)中除了設(shè)置過欠壓以及過欠頻保護(hù)作為后備的必須保護(hù)以外，還應(yīng)該各采用至少一種主動(dòng)和被動(dòng)檢測(cè)方法。在孤島效應(yīng)已經(jīng)發(fā)生的時(shí)候，系統(tǒng)檢測(cè)裝置必須能在0.5到1秒之內(nèi)檢測(cè)出來孤島效應(yīng)并同時(shí)切斷故障點(diǎn)與電力網(wǎng)絡(luò)之間的連接。2.1 孤島效應(yīng)的定義一般情況下所說的孤島效應(yīng)(Islanding)指的是在分布式的能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)之中，由于人為的切斷了市電或者市電出現(xiàn)了故障從而向負(fù)載供電終止，在這種情況下分布式能源還在繼續(xù)并網(wǎng)進(jìn)行工作，從而使得電力網(wǎng)絡(luò)局部負(fù)載仍然處在供電狀態(tài)之下。由于電力網(wǎng)絡(luò)和光伏發(fā)電系統(tǒng)并聯(lián)工作之時(shí)，電力網(wǎng)絡(luò)會(huì)停止工作，因?yàn)闀?huì)發(fā)生設(shè)備檢修、操作失誤或者故障等原因。換句話說就是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中普遍存在孤島效應(yīng)。因此，在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一個(gè)關(guān)鍵性的問題就是及時(shí)、準(zhǔn)確的檢測(cè)出孤島效應(yīng)。2.2 孤島效應(yīng)特性分析如圖所示，該圖描述了電力網(wǎng)絡(luò)和逆變器相連接時(shí)的功率流動(dòng)情況，其中的符號(hào)以及變量名稱如下所示，和R都是等效負(fù)載基于該逆變器。-逆變器所輸出的有功功率；-正常情況下電力網(wǎng)絡(luò)的逆變器輸送到該電力網(wǎng)絡(luò)的有功功率；Q-逆變器所輸出的無功功率；-正常情況下電力網(wǎng)絡(luò)的逆變器輸送到該電力網(wǎng)絡(luò)的無功功率；-電力網(wǎng)絡(luò)電壓；-逆變器的輸出端的電壓。圖2-1 逆變器輸出功率流動(dòng)示意圖a）電力網(wǎng)絡(luò)的正常工作狀態(tài)如圖所示，在電力網(wǎng)絡(luò)的正常工作狀態(tài)下，相當(dāng)于閉合開關(guān)S。系統(tǒng)所輸出的P、Q其中的一部分提供給了等效負(fù)載，而另外的一部分、將會(huì)傳遞給電力網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)逆變器負(fù)載功率和輸出功率相平衡的關(guān)系可以得到式（2.1）、（2.2）的存在，其中為電力網(wǎng)絡(luò)電壓的角頻率。 （2.1） （2.2）b）電力網(wǎng)絡(luò)停止工作狀態(tài)如圖所示，電力網(wǎng)絡(luò)在突然斷電的情況下，相當(dāng)于斷開開關(guān)S。因?yàn)殚_關(guān)S關(guān)斷前后，電力網(wǎng)絡(luò)中的逆變器所輸出的P、Q近似于保持一致，根據(jù)功率的平衡關(guān)系可以得到式（2.3）、（2.4）： （2.3） （2.4）其中是逆變器所輸出電壓的角頻率。由電力網(wǎng)絡(luò)的逆變器輸出P的平衡關(guān)系，根據(jù)式（2.1）、（2.3）可推出： （2.5）由電力網(wǎng)絡(luò)的逆變器輸出Q平衡的原理，根據(jù)公式（2.2）、（2.4）可得到： （2.6）式中是諧振電路中諧振電容的無功功率，其大小為。結(jié)合公式（2.5）、（2.6）可以得到： （2.7）式（2.5）、（2.7）表明在發(fā)生孤島效應(yīng)之時(shí)，逆變器所輸出的P、Q會(huì)影響該逆變器將會(huì)輸出的電壓幅值與頻率。 c）特性分析如圖所示：當(dāng)圖示的逆變器參與并網(wǎng)工作之時(shí)，若局部的負(fù)載R之上接受全部逆變器所輸出的P (當(dāng)逆變器并網(wǎng)工作之時(shí))，此時(shí)=0。當(dāng)發(fā)生了孤島效應(yīng)之時(shí)，從公式（2.5）可以看出，逆變器保持了輸出電壓的不變。如果正常情況下電力網(wǎng)絡(luò)的逆變器輸送到該電力網(wǎng)絡(luò)的有功功率以及正常情況下電力網(wǎng)絡(luò)的逆變器輸送到該電力網(wǎng)絡(luò)的無功功率均為零，那么公式（2.7）可變換為公式（2.8）： （2.8）由公式（2.8）可得。以上的分析說明：電力網(wǎng)絡(luò)在停止了工作狀態(tài)時(shí)，若局部負(fù)載接受了逆變器并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的全部能量，由逆變器所輸出的頻率以及電壓均不產(chǎn)生變化；相反的，由逆變器所輸出的頻率或者電壓將會(huì)在電力網(wǎng)絡(luò)斷電的前后發(fā)生相應(yīng)的變化。由頻率以及電壓的改變就可以判斷出系統(tǒng)是否有孤島效應(yīng)發(fā)生6朱銘煉.500W光伏并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì)D.南京航空航天大學(xué),2010.6。2.3 現(xiàn)有的孤島檢測(cè)方法現(xiàn)在常用的孤島檢測(cè)法主要分為被動(dòng)式孤島檢測(cè)和主動(dòng)式孤島檢測(cè)7張歡.LCL濾波的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)控制及孤島檢測(cè)D.華中科技大學(xué),2011.。 1.被動(dòng)式孤島檢測(cè)被動(dòng)式方法是運(yùn)用電力網(wǎng)絡(luò)斷電時(shí)，根據(jù)逆變器所輸出的相位、諧波、端電壓或頻率的改變來運(yùn)行孤島檢測(cè)。但是當(dāng)局部負(fù)載和光伏系統(tǒng)輸出處于一種功率平衡，那么該方法將失去檢測(cè)能力，存在較大的非檢測(cè)區(qū)域(Non-Detection Zone，簡(jiǎn)稱NDZ)。并網(wǎng)逆變器之被動(dòng)反孤島方法不必增添硬件電路，也不需單獨(dú)的保護(hù)繼電器。(1)過/欠壓和過/欠頻檢測(cè)法過/欠電壓和高/低頻率檢測(cè)法是在公共耦合點(diǎn)的電壓幅值和頻率超過正常范圍時(shí)，停止逆變器并網(wǎng)運(yùn)行的一種檢測(cè)方法。逆變器工作時(shí)，電壓、頻率的工作范圍要合理設(shè)置，允許電網(wǎng)頻率還有電壓的正常波動(dòng)，一般對(duì)220V/50Hz電網(wǎng)，頻率還有電壓的工作范圍分別為49.5Hzf50.5Hz、194VV242V。若頻率或者電壓的偏移達(dá)到了一個(gè)孤島檢測(cè)所設(shè)定的閥值，那么就可以檢測(cè)出孤島效應(yīng)的發(fā)生。然而，在逆變器自身輸出功率與其自身所帶負(fù)荷近似于匹配時(shí)，那么頻率還有電壓的偏移將會(huì)非常的小甚至等于零，所以這種方法是存在著非檢測(cè)區(qū)的。該方案經(jīng)濟(jì)性好，但因?yàn)榉菣z測(cè)區(qū)比較大，所以單獨(dú)使用OVR/UVR和OFR/UFR孤島檢測(cè)是不夠的。(2)電壓諧波檢測(cè)法電壓諧波檢測(cè)法(Harmonic Hetection)通過檢測(cè)并網(wǎng)逆變器的輸出電壓的總諧波失真(totalharmonic distortion-THD)是否越限來預(yù)防孤島效應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生，該種檢測(cè)方法的依據(jù)是工作分支電網(wǎng)功率變壓器的非線性原理。發(fā)電系統(tǒng)在進(jìn)行并網(wǎng)工作的時(shí)候，公共耦合點(diǎn)中將會(huì)通過其輸出電流諧波，并且流入電網(wǎng)。由于電力網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)阻抗值很小，所以公共耦合點(diǎn)的電壓的總諧波畸變率在通常情況下較低，一般此時(shí)公共耦合點(diǎn)的電壓的THD值總是會(huì)低于閾值得(一般情況下，要求其THD值應(yīng)該小于5%的額定電流)。當(dāng)電網(wǎng)斷開時(shí)，由于電力網(wǎng)絡(luò)阻抗通常情況下要比負(fù)載阻抗小得多，因此公共耦合點(diǎn)電壓(諧波電流與負(fù)載阻抗的乘積)將產(chǎn)生很大的諧波，通過對(duì)諧波的變化或電壓的諧波的檢測(cè)就可以有效地檢測(cè)到是否發(fā)生了孤島效應(yīng)。但是在現(xiàn)實(shí)情況中，由于會(huì)存在負(fù)載的非線性等因素，電網(wǎng)電壓的諧波很大，諧波檢測(cè)的動(dòng)作閥值不容易確定，因此，這種方案具有一定的局限性8林東棟,余曉東,楊益金等.基于電壓正反饋的逆變器并網(wǎng)孤島檢測(cè)技術(shù)C./第十屆中國(guó)太陽能光伏會(huì)議論文集.2008:863-868.8。(3)電壓相位突變檢測(cè)法(PJD)電壓相位突變檢測(cè)法（Phase Jump Detection，PJD），顧名思義，就是通過相位差變化來檢測(cè)出孤島現(xiàn)象是否發(fā)生的9尹靜.光伏并網(wǎng)逆變器的研究及可靠性分析D.山東大學(xué),2009.9。該方法就是檢測(cè)光伏并網(wǎng)發(fā)電中逆變器所輸出的電壓與電流的相位差來進(jìn)行判斷。凡是由光伏并網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)所輸出得電流電壓(以及電網(wǎng)電壓)都是同頻同相的。當(dāng)電力網(wǎng)絡(luò)斷開后，就會(huì)出現(xiàn)負(fù)載供電是由系統(tǒng)單獨(dú)供給的孤島效應(yīng)現(xiàn)象，在這種情況下，公共耦合點(diǎn)電壓由輸出電流和負(fù)載的阻抗共同決定，在鎖相環(huán)所產(chǎn)生的作用下，輸出電流將會(huì)僅僅只在過零點(diǎn)才與公共耦合點(diǎn)的電壓發(fā)生同步現(xiàn)象，在發(fā)生過零點(diǎn)現(xiàn)象之間，輸出電流是跟隨著我們所規(guī)定的系統(tǒng)內(nèi)部的參考電流的，這一過程中是不會(huì)發(fā)生突變的，因此，對(duì)于這些非阻性的負(fù)載，公共耦合點(diǎn)的電壓相位是會(huì)發(fā)生突變現(xiàn)象的，從而根據(jù)這種現(xiàn)象就可以采用該檢測(cè)方法來進(jìn)行孤島現(xiàn)象是否會(huì)發(fā)生的判斷10尹靜.光伏并網(wǎng)逆變器的研究及可靠性分析D.山東大學(xué),2009.10。相位突變檢測(cè)易于實(shí)現(xiàn)，算法簡(jiǎn)單。但是當(dāng)負(fù)載近似呈阻性的時(shí)候，由于被限制在所設(shè)閥值的范圍內(nèi)，該方案將會(huì)失效。2.主動(dòng)式孤島檢測(cè)主動(dòng)檢測(cè)指的是通過對(duì)逆變器進(jìn)行控制，使相位、輸出功率或者頻率有一定擾動(dòng)。電網(wǎng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，由于電力網(wǎng)絡(luò)擁有平衡作用，檢測(cè)不出這些擾動(dòng)。一旦電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，逆變器其所輸出之?dāng)_動(dòng)會(huì)快速積累并且超出所能允許的范圍，從而開始檢測(cè)電路，因?yàn)榇藭r(shí)已經(jīng)觸發(fā)了孤島效應(yīng)。該方法準(zhǔn)確度高，非檢測(cè)區(qū)比較小，但控制難，且使得逆變器所輸出的電能質(zhì)量降低。目前反孤島策略基本都采用主動(dòng)式檢測(cè)方案與一個(gè)被動(dòng)式檢測(cè)方案結(jié)合。(1)頻率偏移檢測(cè)法(AFD)主動(dòng)頻率偏移法AFD(activefrequencydrift)就是一種較常用的主動(dòng)檢測(cè)方法。此法通過在逆變器輸出電流的參考值上每周期加入一個(gè)微小的畸變,當(dāng)系統(tǒng)處于孤島狀態(tài)時(shí),促使電壓、頻率發(fā)生偏移,再通過OFP用FP來檢測(cè)孤島狀態(tài)(2)滑模頻漂檢測(cè)法(SMS)滑模頻率漂移檢測(cè)法（Slip-Mode Frequency Shift，SMS）是一種主動(dòng)式孤島檢測(cè)方法。它控制逆變器的輸出電流，使其與公共點(diǎn)電壓間存在一定的相位差，以期在電網(wǎng)失壓后公共點(diǎn)的頻率偏離正常范圍而判別孤島11J M Carrasco, J T Bialasiewicz, R C P Guisado, et al. Power-Electronic Systems for the Grid Integration of Renewable Energy Sources: a survey. IEEE Trans Industrial Electronics, 2006, 53(8):1009-101211。在正常的情況之下，逆變器所產(chǎn)生的相角的響應(yīng)曲線應(yīng)該設(shè)計(jì)一個(gè)范圍，我們通常將這個(gè)范圍設(shè)計(jì)在系統(tǒng)頻率附近，在僅僅單位功率因數(shù)這種情況下，逆變器所產(chǎn)生的相角是比RLC負(fù)載要更快的增加，當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)與逆變器并聯(lián)起來并運(yùn)行時(shí)，配電網(wǎng)絡(luò)將會(huì)通過提供一個(gè)固定的參考相角和固定的參考頻率，從而使得逆變器的工作點(diǎn)會(huì)穩(wěn)定在工頻附近。在孤島效應(yīng)產(chǎn)生之后，如果逆變器所輸出的電壓頻率有微小波動(dòng)，將會(huì)使得逆變器產(chǎn)生的相位響應(yīng)曲線相應(yīng)的產(chǎn)生相位誤差增加現(xiàn)象，從而到達(dá)一個(gè)新的狀態(tài)穩(wěn)定點(diǎn)。新的狀態(tài)穩(wěn)定點(diǎn)的頻率必然會(huì)超過OFR/UFR所規(guī)定的動(dòng)作閥值，因?yàn)轭l率所產(chǎn)生的誤差，逆變器將會(huì)關(guān)閉。）滑模頻漂檢測(cè)法實(shí)際是通過移相達(dá)到移頻，與主動(dòng)頻率偏移法AFD一樣有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、無需額外硬件、孤島檢測(cè)可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，也有類似的弱點(diǎn)，即隨著負(fù)載品質(zhì)因數(shù)增加，孤島檢測(cè)失敗的可能性變大。(3)周期電流干擾檢測(cè)法（ACD）周期電流擾動(dòng)法（Alternate CurrentDisturbances，ACD），每隔上一定的周期, 對(duì)于受到電流源所控制的逆變器, 減小光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的逆變器所輸出的電流, 則其所輸出的有功功率必然會(huì)發(fā)生改變。在逆變器并網(wǎng)運(yùn)行的條件下, 其所輸出的電壓是恒定為電力網(wǎng)絡(luò)電壓的；當(dāng)電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)生斷電時(shí), 該逆變器所輸出的電壓的大小將會(huì)由負(fù)載所決定12劉傳洋.單相數(shù)控光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究D.南京航空航天大學(xué),2010.12。每每到達(dá)電流擾動(dòng)產(chǎn)生的時(shí)刻,輸出的電流幅值會(huì)發(fā)生改變,同時(shí)負(fù)載上的電壓將會(huì)隨之發(fā)生變化,當(dāng)電壓達(dá)到欠電壓范圍即可檢測(cè)到孤島發(fā)生。(4)頻率突變檢測(cè)法(FJ)頻率突變檢測(cè)法是對(duì)AFD方法進(jìn)行的一種修改，該方法是類似于阻抗測(cè)量法的。FJ檢測(cè)中，在輸出的電流波形(并不是每個(gè)周期中都要加入)中加入一個(gè)死區(qū)，頻率將會(huì)按照預(yù)先已經(jīng)設(shè)置號(hào)的模式進(jìn)行振動(dòng)13尹靜.光伏并網(wǎng)逆變器的研究及可靠性分析D.山東大學(xué),2009.13。頻率突變檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)是：如果擁有足夠成熟的振動(dòng)模式，當(dāng)使用單臺(tái)逆變器工作時(shí)，用頻率突變檢測(cè)法來防止孤島現(xiàn)象的發(fā)生將會(huì)是有效的，但是，如果是在多臺(tái)逆變器運(yùn)行的情況下，假設(shè)頻率的偏移方向是不同的，那么就會(huì)使得孤島檢測(cè)的效率和有效性降低。3.主動(dòng)移頻式孤島檢測(cè)法通過對(duì)公共節(jié)點(diǎn)處的頻率進(jìn)行采樣來進(jìn)行主動(dòng)頻率偏移法檢測(cè)，輸出的逆變器電流頻率由該偏移作為，以此造成一種擾動(dòng)，擾動(dòng)負(fù)載端的電壓頻率，如下圖所示。為使輸出的電流的頻率略高于其電壓頻率，我們需要對(duì)其進(jìn)行一定量的調(diào)整。如果此時(shí)的電壓并未過零，而電流半波卻已經(jīng)完成，那么我們就要進(jìn)行電流給定為零，這是一個(gè)強(qiáng)制的過程，這個(gè)過程會(huì)持續(xù)到電壓的過零點(diǎn)的到來，過程結(jié)束，下一個(gè)電流的半波過程開始。當(dāng)市電斷電后，公共點(diǎn)電壓的頻率受電流頻率的影響而偏離原值，超過正常范圍即可檢測(cè)出孤島14薛明雨.光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)之孤島檢測(cè)技術(shù)研究D.華中科技大學(xué),2008.14。圖3-1 主動(dòng)頻率偏移法的電流波形3.1 主動(dòng)移頻式孤島檢測(cè)的原理通過對(duì)公共節(jié)點(diǎn)處的頻率進(jìn)行采樣來進(jìn)行主動(dòng)頻率偏移法檢測(cè)，輸出的逆變器電流頻率由該偏移作為，以此造成一種擾動(dòng)，擾動(dòng)負(fù)載端的電壓頻率，為使輸出的電流的頻率略高于其電壓頻率，我們需要對(duì)其進(jìn)行一定量的調(diào)整。如果此時(shí)的電壓并未過零，而電流半波卻已經(jīng)完成，那么我們就要進(jìn)行電流給定為零，這是一個(gè)強(qiáng)制的過程，這個(gè)過程會(huì)持續(xù)到電壓的過零點(diǎn)的到來，過程結(jié)束，下一個(gè)電流的半波過程開始。當(dāng)市電斷電后，公共點(diǎn)電壓的頻率受電流頻率的影響而偏離原值，超過正常范圍即可檢測(cè)出孤島。3.2 主動(dòng)移頻式孤島檢測(cè)的參數(shù)設(shè)計(jì)檢測(cè)中，在越限保護(hù)發(fā)生之前是需要避免頻率達(dá)到一個(gè)穩(wěn)態(tài)的，因此需要設(shè)置一個(gè)較大的截?cái)嘞禂?shù)(chopping fraction)來得到一個(gè)較大的主動(dòng)移頻角，且越大的負(fù)載品質(zhì)因數(shù)，其所需要設(shè)置越大的截?cái)嘞禂?shù)(chopping fraction)。然而在這種情況下，電流的波形畸變將會(huì)變得十分嚴(yán)重，截?cái)嘞禂?shù)(chopping fraction)在這種情況下有著不可忽略的影響對(duì)電能質(zhì)量而言。如圖所示，為使電流 THD 達(dá)到規(guī)定的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（IEEE Std 1547-2003），截?cái)嘞禂?shù)(chopping fraction)的絕對(duì)值需要小于等于 0.05。另外，由于AFD 法的盲區(qū)較大，因此該方法只適用于品質(zhì)因數(shù)較小的非容性負(fù)載孤島檢測(cè)。 圖3-2 cf與并網(wǎng)電流THD的關(guān)系因此，為適應(yīng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)對(duì)電能質(zhì)量影響小，脫網(wǎng)時(shí)能快速檢測(cè)出孤島，且檢測(cè)盲區(qū)小或在特定負(fù)載下無盲區(qū)的要求，AFD 法引入頻率正反饋，此即為帶正反饋的主動(dòng)頻率偏移法(Active Frequency with Positive Feedback, AFDPF 或 Sandia Frequency Shift, SFS)15薛明雨.光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)之孤島檢測(cè)技術(shù)研究D.華中科技大學(xué),2008.致謝大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活即將畫上一個(gè)句號(hào)，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，我收獲了許許多多有價(jià)值的東西，隨著大學(xué)生活的結(jié)束，我即將面對(duì)一段新的征程。在此我要感謝這四年對(duì)我學(xué)習(xí)，生活過程中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)。這篇論文在完成過程中，得到了婁偉老師熱心指導(dǎo)和無私的幫助，婁老師給我提出了很多寶貴的意見，指出了我的論文中出現(xiàn)的錯(cuò)誤與不足，讓我的論文得以完善，借此機(jī)會(huì)向我的導(dǎo)師表示衷心的感謝?；仡櫵哪陙碓谏綎|農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)習(xí)生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，為自己能來到這里學(xué)習(xí)生活感到自豪。在這里學(xué)習(xí)到了很多專業(yè)知識(shí)，人生的道理，認(rèn)識(shí)到了許許多多朋友，在他們身上讓我學(xué)習(xí)到了很多會(huì)讓我眾生受益的的東西，同時(shí)也讓我的大學(xué)時(shí)代變得充實(shí)又有樂趣。在此感謝在這四年中教會(huì)我專業(yè)知識(shí)的老師，以及給與我鼓勵(lì)與幫助的同學(xué)，使我克服了重重困難，樹立了必勝的信念。我愿在未來的學(xué)習(xí)和工作過程中，以更加豐厚的成果來答謝曾經(jīng)關(guān)心、幫助和支持過我的所有老師、同學(xué)和朋友。 李函奇 2015年6月1日。其存在函數(shù)關(guān)系，表達(dá)式為： （3.1）式中，為初始截?cái)嘞禂?shù)，k為頻率正反饋系數(shù)，f為公共點(diǎn)電壓頻率，為電網(wǎng)額定頻率。經(jīng)變換，上式可變換為： （3.2）由上式可見，一般情況下負(fù)載品質(zhì)因數(shù)越大，所需的正反饋系數(shù)也越大。但 k 取太大容易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。當(dāng)=2.5時(shí)，可得到k0.064，可取。電網(wǎng)存在時(shí)的固有頻率擾動(dòng)用所代表，其作用是使得頻率偏移在脫網(wǎng)瞬間得以觸發(fā)，逆變器所輸出電流諧波的大小將會(huì)直接受到其值的影響，該數(shù)值一般取 0.02。 3.3 仿真實(shí)驗(yàn)采用 Matlab/Simulink 對(duì) 3kW 單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島檢測(cè)性能進(jìn)行仿真，原理圖如圖3-3所示。取電網(wǎng)電壓 220V/50Hz，頻率保護(hù)的動(dòng)作閥值設(shè)置為 500.5Hz，整定有功負(fù)載為 3kW，品質(zhì)因數(shù)為 2.5，諧振頻率=50HZ。 圖3-3 并網(wǎng)系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)圖圖3-3中的detection是一個(gè)封裝的孤島檢測(cè)算法模塊，其內(nèi)部模型如圖3-4所示。圖3-4 孤島檢測(cè)算法內(nèi)部模型圖3-4中AFDPF為孤島檢測(cè)算法，算法如下：function sys,x0,str,ts = afd(t,x,u,flag)switch flag, case 0, sys,x0,str,ts=mdlInitializeSizes; case 1, sys=; case 2, sys=; case 3, sys=mdlOutputs(t,x,u); case 4, sys=; case 9, sys=; otherwise error(Unhandled flag = ,num2str(flag);end %=% mdlInitializeSizesfunction sys,x0,str,ts=mdlInitializeSizes %初始化global f_vo theta_i theta_vo isIslanding cf %并網(wǎng)電流電壓及其相位和孤島標(biāo)志f_vo=50;theta_i=0;theta_vo=0;isIslanding=0;cf=0; sizes = simsizes;sizes.NumContStates = 0;sizes.NumDiscStates = 0;sizes.NumOutputs = 3;sizes.NumInputs = 3;sizes.DirFeedthrough = 1;sizes.NumSampleTimes = 1; % at least one sample time is neededsys = simsizes(sizes);x0 = ;str = ;ts = 1e-4 0; %=% mdlOutputsfunction sys=mdlOutputs(t,x,u)global f_vo theta_i theta_vo isIslanding cftheta_vo=u(2); %數(shù)字鎖相環(huán)輸出的電壓頻率 if abs(theta_vo)50.5 | f_vo=0 if (theta_vo=0)&(theta_vo=0.5*pi*cf) theta_i=0; elseif (abs(pi-theta_vo)=pi*(2-0.5*cf)&(theta_vo0.5*pi*cf)&(theta_vo=pi+0.5*pi*cf)&(theta_vo=pi*(2-0.5*cf) theta_i=(theta_vo-1.5*pi*cf)/(1-cf); end elseif cf0)&(theta_vopi)&(theta_vo2*pi) theta_i=(theta_vo-1.5*pi*cf)/(1-cf); end end sys(1)=sin(theta_i); else sys(1)=0;end sys(2)=f_vo; sys(3)=cf; 下面進(jìn)行簡(jiǎn)單的系統(tǒng)仿真。在仿真中k均取0.07，取0.02，0.00。其中，sign為自定義函數(shù)，當(dāng)時(shí)，sign=1；當(dāng)0時(shí)，sign=-1。（1） 取=0.02,k=0.07時(shí)的并網(wǎng)波形。如圖3-5所示：電網(wǎng)在 0.1s 斷開，在 0.12s 處過頻保護(hù)，計(jì)算得到THD=2.10%，可見其含有較大的奇次諧波；（2）取,k=0.07時(shí)的并網(wǎng)波形。如圖3-6所示：Vpcci圖3-5(a)圖3-5(b)圖3-5 AFDPF法孤島檢測(cè)仿真波形（）圖3-6（a）圖3-6（b）圖3-6 AFDPF法孤島檢測(cè)仿真波形（）電網(wǎng)在 0.1s 斷開，在 0.12s處過頻保護(hù)，THD=0.33%；（3）取=0.0,k=0.07時(shí)的并網(wǎng)波形。如圖3-7所示：圖3-7 AFDPF法孤島檢測(cè)仿真波形（）電網(wǎng)在 0.2s 斷開，在 0.36s 處欠頻保護(hù)，THD=0.14%。由圖3-6和圖3-7 可得，諧振負(fù)載是稍顯容性的。當(dāng) =0.02 時(shí)，在斷網(wǎng)的一瞬間，輸出頻率被強(qiáng)行上拉，過頻保護(hù)會(huì)最終發(fā)生，如圖3-5 所示；當(dāng) 時(shí)，負(fù)載的性質(zhì)決定了斷網(wǎng)后的頻率的偏移方向，負(fù)載（稍顯容性）在斷網(wǎng)的一瞬間頻率被下拉，欠頻保護(hù)最終發(fā)生，如圖 3-6所示，可見其速度較圖 3-5 所示的要快。另外，當(dāng) 時(shí)，偏置在這種情況下是不會(huì)時(shí)時(shí)刻刻都會(huì)起到作用的，所以圖3-6 所示的諧波是比圖3-5所表示的諧波要小的。由圖3-7 可得，即使在完全的不加偏置的情況下，也能成功的進(jìn)行孤島檢測(cè)，但是檢測(cè)速度在這種情況下做出了犧牲，同時(shí)這樣也會(huì)有優(yōu)點(diǎn)，就是電能質(zhì)量會(huì)得到相應(yīng)的提高。 綜上所述，取 時(shí)，孤島檢測(cè)的效率既可以得到提高，并網(wǎng)電流 THD有同時(shí)可以得到減小，因此這種方案通常會(huì)被在實(shí)驗(yàn)中所采取。附：ADFPF算法流程圖開始施加擾動(dòng)信號(hào)朝方向擾動(dòng)朝方向擾動(dòng)進(jìn)行OFP/UFP判斷，是否超出范圍進(jìn)行OFP/UFP判斷，是否超出范圍 N Y Y N3次仍未檢測(cè)出孤島，則進(jìn)行如下操作3次仍未檢測(cè)出孤島，則進(jìn)行如下操作進(jìn)行OFP/UFP判斷，是否超出范圍進(jìn)行OFP/UFP判斷，是否超出范圍 N Y Y N2次仍未檢測(cè)出孤島，則進(jìn)行如下操作2次仍未檢測(cè)出孤島，則進(jìn)行如下操作進(jìn)行OFP/UFP判斷，是否超出范圍進(jìn)行OFP/UFP判斷，是否超出范圍 N Y Y N檢測(cè)3次以上，是否超出頻率范圍？檢測(cè)3次以上，是否超出頻率范圍？ N Y Y N檢測(cè)出孤島結(jié)束圖3-8 AFDPF算法流程圖4.結(jié)論主動(dòng)移頻式孤島檢測(cè)法將會(huì)是未來發(fā)展的主流。通過對(duì)公共節(jié)點(diǎn)處的頻率進(jìn)行采樣來進(jìn)行主動(dòng)頻率偏移法檢測(cè)，輸出的逆變器電流頻率由該偏移作為，以此造成一種擾動(dòng)，擾動(dòng)負(fù)載端的電壓頻率，為使輸出的電流的頻率略高于其電壓頻率，我們需要對(duì)其進(jìn)行一定量的調(diào)整。如果此時(shí)的電壓并未過零，而電流半波卻已經(jīng)完成，那么我們就要進(jìn)行電流給定為零，這是一個(gè)強(qiáng)制的過程，這個(gè)過程會(huì)持續(xù)到電壓的過零點(diǎn)的到來，過程結(jié)束，下一個(gè)電流的半波過程開始，這一原理來進(jìn)行孤島檢測(cè)。同時(shí)提出負(fù)載電流超前點(diǎn)壓角的隨頻率的變化率要小于主動(dòng)移頻角隨頻率的變化率。通過基于Matlab/Simulink的仿真分析，得出AFDPF 法對(duì)負(fù)載性質(zhì)沒有限制，且效率能夠得到提高在偏置引入雙極性后。實(shí)驗(yàn)中需根據(jù)功率平衡原則整定諧振負(fù)載。若系統(tǒng)有無功輸出，當(dāng)它對(duì)頻率的作用方向與 AFDPF 法移頻方向一致時(shí)將增強(qiáng)孤島檢測(cè)效果。參考文獻(xiàn)20