一种混合式光伏逆变器反孤岛策略

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1、第33卷第7期可再生能源Vol.33No.72015年7月RenewableEnergyResourcesJul.2015一种混合式光伏逆变器反孤岛策略1，21221夏永洪，黄新，辛建波，胡蕾，余运俊（1.南昌大学信息工程学院，江西南昌330031；2.国网江西省电力科学研究院，江西南昌330096）摘要：逆变输出同本地消纳功率平衡时，被动式反孤岛策略会出现非检测区，而主动式反孤岛策略对电能质量有影响。文章提出一种基于过欠电压/频率和功率扰动相联合的混合式光伏逆变器反孤岛策略，该控制策略是将逆变器输出功率与负载功率进行比较，得到控制信号，进而在孤岛发生时根据不同工况在两

2、种检测方法中切换。建立了光伏逆变器孤岛检测仿真模型，仿真结果表明，文章反孤岛策略具有无检测盲区、产生谐波小等优点。关键词：光伏逆变器；孤岛检测；过欠电压/频率；功率扰动中图分类号：TM615文献标志码：A文章编号：1671-5292（2015）07-0987-06DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.07.0050引言为了克服单独采用被动式反孤岛和主动式反近年来，随着光伏发电技术的提高，光伏发电孤岛方法的不足，本文提出一种过欠电压/频率与的装机容量也迅速发展，同时光伏发电等分布式功率扰动联合的反孤岛方法，论文阐述了混合式能源的大量接入对

3、电网的安全稳定运行也带来了反孤岛策略原理，根据功率平衡关系，切换不同的[1]，[2]一定的问题，孤岛效应就是最典型的问题之一。检测方法。在PSCAD/EMTDC中建立了光伏逆变当光伏孤岛发生时，会对电能质量、用电设备、人器反孤岛仿真模型，通过对输出功率与负载功率身安全等造成影响，因此，快速地反孤岛，并断开平衡和不平衡等情况的仿真，验证了该混合式反光伏逆变器已成为太阳能发电系统中的必要环节。孤岛策略的正确性。目前，关于光伏逆变器的反孤岛技术的研究1混合式反孤岛原理[3]，[4]较多，一般可分成被动式和主动式两类。被动混合式反孤岛拓扑结构图及其等值电路如图式反孤岛策略中常用

4、的有过欠电压/频率、相位跳1所示。Ctrl动、电压谐波等方法。文献[5]采用被动式反孤岛功率检测策略中过欠电压/频率的方法，通过判断电压/频PQPLQL率是否超过设定值来检测孤岛。文献[6]基于谐波S2US1AC光伏pcc逆变器临界点设定的被动式反孤岛策略，在谐波畸变率光伏本地电池负载超过设定值时判别孤岛。以上方法适合在功率不平衡时使用，当负载消耗与光伏输出平衡时，这些方法会有较大的非检测区。主动式反孤岛策略主（a）拓扑结构图要是基于电压、频率、相位偏移原理实现的，输出S2P+jQΔP+jΔQSPCC1[7]功率扰动检测方法就是其中一种。文献[8]利用PL+jQL正反馈

5、使电流偏离电压相位，达到频率偏移的目光伏RLC电网的，在孤岛发生后，检测到频率异常来判断孤岛发生。该孤岛检测策略响应速度快，但会给电网增加谐波，影响电网电能质量，采用主动功率扰动法（b）等值电路时，由于始终需要对功率进行周期性扰动，会造成图1混合式反孤岛原理图功率损失。Fig.1Hybridanti-islandingschematic收稿日期：2015-04-19。基金项目：国际科技合作专项项目（2014DFG72240）；江西省科技支撑计划资助项目（2013BBE50102）。作者简介：夏永洪（1978-），男，博士，副教授，硕士生导师，研究方向为电机及其控制。E-

6、mail：xiayh_98@163.com·987·可再生能源2015，33（7）图中S1为网侧开关，S2为直流侧开关，P与②当两者有功平衡、无功不平衡时，即ΔP=0，Q，PL与QL，ΔP与ΔQ分别为逆变器输出、本地负ΔQ≠0，由公式（5），（6）得：载消耗的有功无功以及两者功率的差值；R，L，CU′pcc=Upcc=U（9）为本地负载。f′≠f（10）由等值电路可知，在孤岛还未发生时，S1，S2由式（10）看出，U′pcc的频率将产生变化。都闭合，Upcc受到电网钳制，保持与电网一致，其③当两者有功、无功均不平衡时，即ΔP≠0，值为U，可得：ΔQ≠0，此时可得到式（7

7、），（10），U′pcc幅值和频率22PL=P-ΔP=Upcc/R=U/R（1）都将发生改变。2QL=Q-ΔQ=Upcc（1/2πfL-2πfC）④两者有功、无功都平衡时，即ΔP=0，ΔQ=0，2=U（1/2πfL-2πfC）（2）此时可得到公式（8），（9），U′pcc幅值和频率都不发当孤岛发生时，S1断开，即生改变。2P′L=P=Upcc′/R（3）综上所述，功率不平衡状态下，当孤岛发生2Q′L=Q=Qpcc′（1/2πf′L-2πf′C）（4）时，PCC电压的幅值或频率，或两者都发生变化；式中：f，f′分别为孤岛前和孤岛后电压频率。