【正文】 些并網逆變器外部的檢測方法。 ΔP:輸入到電網的有功功率 。 圖 逆變器孤島判斷的檢測盲區(qū) 圖 所示的即為逆變器在判斷孤島時由于 ΔP和 ΔQ而引起 的一個電壓和頻率檢測范圍的盲區(qū)。 假設逆變器并網工作時，電網突然斷電，相當于開關 S 處斷開。 2 當用戶認為電網已經斷開，但電網仍然帶電，給維修人員或使用帶來危險 。 孤島效應的概念 在逆變器并網工作過程中，當市電輸入被人為斷開或出現(xiàn)故障而停止供電時，逆變器仍持續(xù)向電網供電，使得當?shù)刎撦d的供電電源處于正常的電壓和頻率，這時的工作狀態(tài)稱為 ―孤島 ‖(ISlanding)狀態(tài)，又叫孤島效應。因此并網逆變器的研究也成為合理利用新能源的課題中的重中之重。如 :并網逆變器采用雙向功率流動的拓撲，在并網工作時，既可以向電網提供電能，同時也可以當電網電能富足時，從公用電網吸收電能，并將其存儲起來。根據(jù)該功率變換器使用的主開關個數(shù)可南京工程學院電力工程學院畢業(yè)設計（論文） 4 以分為四一開關管型和六一開關管型。微電源大規(guī)模融入低壓電網 ,微電網先進架構控制理念這兩大研究項目正在多方力量的支持下如火如荼地開展著。學者們希望進一步加深對微電網的理解 ,檢驗微電網的建模和仿真方法 ,保護和控制策略以及經濟效益等 ,并初步形成關于微電網的管理政策和法規(guī) ,為將來的微電網工程構建框架。對 用戶來說 ,微電網可以滿足他們特定的需求 :增加本地可靠性 ,降低饋線損耗 ,保持本地電壓 ,通過利用余熱提供更高的效率或者提供不間斷電源。微電網相對于外部大電網表現(xiàn)為單一的受控單元 ,并可同時滿足用戶對電能質量和供電安全的要求。在 2020 年，中國有 57%的城市環(huán)境污染顆粒物超過國家限制值，有 48 個城市的二氧化硫濃度超過國家標準 。今天，煤、石油與天然氣已占世界能源消耗總量的 80%以上川。而后比較分析了逆變器在反孤島技術中的應用和逆變器的控制方式比較。為更好地實現(xiàn)分布式發(fā)電的潛力可以采用系統(tǒng)的方法，也就是使電源和相關的負載構成一個子系統(tǒng)或 ―微電網 ‖（ MG）。在 19 世紀以前的農業(yè)社會，主要依靠可再生能源 (太陽能、生物質能、水能 、風能 )作為一次能源。面臨實現(xiàn)經濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，人類文明的高度發(fā)展與生存環(huán)境的快速惡化已經形成了一對非常突出的矛盾。 南京工程學院電力工程學院畢業(yè)設計（論文） 2 微電網定義 目前國際上對微型電網的定義各不相同。 美國威斯康辛麥迪遜分校給出的概念是 :微電網是一個由負載和微電源組成的獨立可控系統(tǒng) ,向當?shù)靥峁╇娔芎蜔崮堋ERTS 微電網主要由容量小于 500KW 的小型微電源與負荷構成 ,并引入了電力電子技術 的控制方法 ,基于此形成了 ―即插即用 ‖的控制思想和設計理念。 歐洲依據(jù)其 ―智能電網 ‖計劃提出要充分利用分布式資源 ,智能技術 ,先進電力電子技術等 ,以實現(xiàn)集中供電與分布式發(fā)電的高效緊密結合。 根據(jù)輸入、輸出的電氣隔離性可以分為隔離型逆變器和非隔離型逆變器。除此以外，逆變器的拓撲結構中還包括單相、三相 。針對各種控制的缺點，將模擬控制和數(shù)字控制相結合，以到達理想的控制效果也是目前研究的熱點。在并網工作過程中，當出現(xiàn)孤島狀態(tài)時，可能威脅到設備和人身安全，因此 控制器必須快速、準確地判斷到孤島狀態(tài)，使逆變器退出這種運行狀態(tài)。 4 人為有意或無意的操作。它由 RLC 諧振電路模擬電網的負載作為測試，用于檢測并網逆變裝置的防孤島可靠性，該電路由 Hbaernli 提出，并在 EIEE 標準 929 一 2020 中給出規(guī)定，上圖為簡化的結構。 如果 ΔP=0， ΔQ=0，由式 (25)得到 ig UU ? 。 i? :逆變輸出電壓波形的角頻率 。所以一般在無源法的基礎上增加內部有源法進行判斷 [9]。外部檢測方法通過網側插入阻抗或者通信等方法來檢測孤島。而動態(tài)性能主微電網的孤島檢測研究 三相逆變器接口建模 11 要指輸出電壓在負載突變時動態(tài)響應水平。采用電壓型控制時，需要在系統(tǒng)的靜態(tài)性能、快速性與穩(wěn)定性之間找到一個折中點?？垢蓴_性能差 。 PID 控制發(fā)展相對成熟，其設計簡單、參數(shù)易于整定，因 此在實際的工程實踐中得到廣泛的應用。但系統(tǒng)的魯棒性不強，當系統(tǒng)參數(shù)有波動時，容易導致輸出性能惡化，系統(tǒng)不穩(wěn)定 。目前 ,逆變器交流輸出的控制方法可分為 :電壓控制方法和電流控制方法。 逆變器的控制策略比較 并網逆變器輸出電流波形與電網電流同頻、同幅、同相位后，方可并網。當滯環(huán)的寬度小時，跟蹤誤差小，器件開關頻率提高，所以對器件的開關頻率要求高。 本文所設計系統(tǒng)的 PWM 方式采用 SPWM 是一種采用較多的逆變控制技術。當 PSB 模型建立完后 ,Matlab 自動進行預處理 ,把模型中的電路轉化為相 應的方程 ,變?yōu)?Simu2link 能夠處理的結構。 測量模塊包括電流測量、電壓測量等 。選擇橋臂中所使用的電力電子器件，可以選擇二極管，晶閘管， CTO/Diodes， IGBT，理想開關，分別如 下 圖 微電網的孤島檢測研究 三相逆變器接口建模 19 圖 ，晶閘管， CTO/Diodes， IGBT，理想開關 5. RON：器件內阻 6. LON：器件內部電感 7. Forward voltage：器件導通壓降 8. [Tf(s)Tt(s)]:器件關斷時間 9. Measurements：是否進行電氣測量。輸出的線電壓可 由相應的兩相對 n 點的電壓相減而得，線電壓在 177。此外還可以利用 Simpowersystems 提供的 powergui，可對波形進行 FFT 分析。 THD 達到 %由于感性負載的濾波作用，負載上的 相電流 THD 為 % 圖 3000HZ FFT 分析 微電網的孤島檢測研究 三相逆變器接口建模 29 調節(jié)載波頻率到 6000 得 仿真曲線如下圖 圖 6000HZ 仿真曲線 分析圖如下 所示 THD 達到 % 。所以，分布式發(fā)電系統(tǒng) 并網運行是現(xiàn)在分布式發(fā)電發(fā)展的大趨勢。 由于本課題的研究時間和個人能力的有限，在該方向上的研究只是初步的開始，從本課題的研究分析總結，可以從以下幾個方面做進一步的研究 : ，可以采用其他的控制方法與重復控制相 合，并將其引入并網逆變器的系統(tǒng)控制中。D MG project, the MG concept adopted in this research involves an operational architecture (Fig. 2). It prises an LV work, loads (some of them interruptible), both controllable and noncontrollable MS, storage devices, and a hierarchicaltype management and control scheme supported by a munication infrastructure used to monitor and control MS and loads. The head of the hierarchical control system is the MGCC. At a second hierarchical control level, load。 第 四 章 介 紹 了 MATLAB ， 并 且 對 無 本 文 用 到 的 MATLAB 中的SimPowerSystems 各種元件做了重 點介紹。所以，分布式發(fā)電系統(tǒng)迅速發(fā)展起來。最高分析頻率為 時的 THD 達到 %由于感性負載的濾波作用，負載上的相電流 THD 為 % 圖 調制深度 1 頻率 1000HZ 時 FFT 分析 南京工程學院電力工程學院畢業(yè)設計（論文） 28 把載波頻率調到 3000 得到波形 見下圖 圖 頻率調到 3000HZ 的仿真曲線 對輸出的交流電壓進行 FFT 分析，可得頻譜圖如下圖 所示。 第三 步 完成波形觀測及分析部分。對 a 相橋臂，當 csa uu ?時， 1S 導通 6S 關斷，當 csa uu ? 時， 6S 導通 1S 關斷， b 相和 c 相類似。前 2個實現(xiàn)單相變流后者實現(xiàn)三相變流。 電機模塊包括同步電機、異步電機、永磁同步電機、水力渦輪調速電機 ,另外還有可單提取這些電機運 轉參數(shù)的各測量分路器 。設置好后將各元件在圖形方式下將元件連接起來 ,然后就可以進行仿真。該方式硬件較為復雜，輸出含有載波頻率段的諧波，電流響應比瞬時比較方式要慢。這樣，使實際電流圍繞著指令電流曲線上下變化，并且始終保持在一個滯環(huán)帶中。(4)為了 保證電網和逆變器安全可靠運行 ,二者之間的有效隔離及接地技術也非常重要 ,電氣隔離一般采用變壓器。實際的工作中發(fā)現(xiàn)，采用模糊控制逆變器的輸出波形有較好的暫態(tài)響應，但穩(wěn)定性較差，需要在滑模控制系統(tǒng)中加前饋控制。輸出波形在開關頻率不高的情況下同樣能保持 良好的波形 。數(shù)字控制和模擬控制相結合也越來越多的被引進到逆變器的控制中。過載及短路能力強。但是動態(tài)響應速度慢 。 第三章 并網逆變器控制技術 逆變器的控制技術介紹 并網逆變器的控制目標是提高逆變器輸出電壓的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能。 孤島檢測方法小結 無源檢測法通過檢測并網連接和孤島前后的電壓、頻率等參數(shù)的指標變化來判斷孤島狀態(tài) 。上述三種方法都是利用逆變器從并網到市電掉電時，由于負載有大的變化而引起逆變輸出電壓的幅度或頻率突然變化，或是由于局部電網負載引起的電壓 電流諧波大幅度增加，從而通過上面的方法可以防止孤島出現(xiàn)。 iU :逆變器輸出電壓 。 由 (25)( 26)得 南京工程學院電力工程學院畢業(yè)設計（論文） 8 1122 ?????????? ?????giCgigi PP ?????? (27) 所以，式 (25)和式 (27)表示了市電斷開前后，公共點的電壓、頻率和功率 P、Q 的關系。所以，作為一個可靠、安全的并網逆變裝置，必須有防孤島技術來保證及時檢測出孤島效應而減少或避免可能引起的危險。 2 由于設備意外跳閘，斷開了正常的市電輸入 。本課題針對并網逆變器的一些具體要求，在仿真和實驗上取得了一定的研究成果。如 PI 控制、滑模控制、模糊控制等等 。 目前針對不同的要求有著各種不同的拓撲結構，對于功率較小的并網逆變器可以采用高效、低成本的單極變換器 。然而，應用在可再生能源的分布式并網發(fā)電中，系統(tǒng)結構考慮更多的是采用單級或兩級以上的逆變器來實現(xiàn)并網。還將該思想與熱電聯(lián)供設計理念相結合 ,以期更好地實現(xiàn)環(huán)境友好和能源的高效利用。美國 CERTS 于 2020年提出了權威的微電網概念。配有儲能裝置 。在今后巧年左右和更長的一段時間里，能源的發(fā)展狀況對我國全面實現(xiàn)小康社會的宏偉目標將起到決定性的作用。 另一方面，大量使用化石能源已經給人類的生存環(huán)境帶來了嚴重的后果。 關鍵詞： 微電網 ，反孤島 ， 三相逆變器 Abstract Due to the technology development and environment protection, some distributed energy resources (DER), such as internal bustion (IC) engines, gas turbines, micro turbines, photovoltaic, fuel cells and windpower, have emerged within the distribution system. However, application of individual distributed generators can cause as many problems as it may solve. A better way to realize the emerging potential of distributed generation and associated loads is a subsystem called ―Micro Grid‖ (MG). The main purpose of this paper is summarized and the research, threephase inverter modeling. In front of the work are introduced, including research status on micro grid in Europe and Japan. After paring the inverter in the island39。 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 微電網的孤島檢測研究 — 三相逆變器接口建模 學生姓 名 ： 班級學 號 ： 院、系、部 ： 專 業(yè) ： 指 導 教 師 ：