【文章內(nèi)容簡介】 發(fā)電系統(tǒng)的孤島檢測和保護(hù)方法主要采用本地檢測技術(shù)而不是遠(yuǎn)程檢測技術(shù) 。 1)逆變器的工作原理 2） 逆變器分類 逆 變 器線 路 換 向逆 變 器自 換 向逆 變 器電 壓 源逆 變 器電 流 源逆 變 器電 流 控制 結(jié) 構(gòu)電 壓 控制 結(jié) 構(gòu)3） 線路換向逆變器 ? 線路 (或負(fù)荷 )換向逆變器使用半導(dǎo)體晶閘管等開關(guān)器件 ， 這些器件可用控制信號開通 ， 但需要一個(gè)外部電路或電源 ， 使電路中電流降到零來進(jìn)行關(guān)閉 。 ? 在線路換向逆變器中 ， 配電網(wǎng)作為電源來關(guān)閉開關(guān)器件 。 ? 線路換向逆變器能通過孤島中外部容性電抗換向 ， 或被孤島中其他分布式發(fā)電機(jī)換向 ， 因而逆變器將繼續(xù)運(yùn)行 。 4） 自換向逆變器 ? 自換向逆變器采用既能實(shí)現(xiàn) 導(dǎo)通控制 也能實(shí)現(xiàn) 關(guān)斷控制 的開關(guān)器件 ， 如 IGBT和 MOSFET。 ? 根據(jù)直流輸入端直流到交流的連接方式 ， 自換向逆變器拓?fù)淇煞譃殡娏髟茨孀兤?(CSI)和電壓源逆變器 (VSI)。 ? 電流源逆變器 有一個(gè)稱為可控電流源的直流母線 。 通常直流母線采用大的 串聯(lián)電感來維持母線上的電流 不變 。 ? 電壓源逆變器 有一個(gè)稱為可控電壓源的直流母線 。 通常直流母線使用大的 并聯(lián)電容來維持直流母線的電壓 恒定 。 ? 由于逆變器的 輸出連接到恒定電壓源特性的配電網(wǎng) ， 因此對于分布式電源逆變器接口 ， 選擇電流源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 。 將電流源直接與電壓源連接比兩個(gè)電壓源直接連接 較易控制潮流 。 ? 目前電壓源逆變器接口通常比電流源接口更普遍 ， 這是因?yàn)槿?IGBT和 MOSFET這些開關(guān)器件更容易滿足電壓源逆變器的需要 ， 也因?yàn)榉植际诫娫锤耠妷涸炊幌耠娏髟?。 5） 逆變器控制結(jié)構(gòu) ? 逆變器控制器測量端電壓 Uo和輸出電流 Io， 再加上可從內(nèi)部計(jì)算或從外部電源得到的輸出功率設(shè)定信號 ， 控制逆變器的輸出電流 、 有功和無功功率 。 ? 電流控制：在電流控制的逆變器中 ， 受控變量是輸出電流 。反饋環(huán)為輸出電流 Io， 逆變器輸出 Uac根據(jù)測量的輸出電流和參考電流控制值之間的誤差來調(diào)整 。 ? 將輸出端電壓 Uo作為電流波形參考 ， 對孤島檢測很有利 ，因?yàn)樗a(chǎn)生正反饋 ， 使孤島狀態(tài)不穩(wěn)定 。 ? 功率角控制：在逆變器的功率角控制中 ， 逆變器通過電感 Lo的功率為控制量 。 oI? oU?acU? o?? ?oacooooac ,s i n UULUQLUUP ??????? Lo一般很小 ， 功率角 δ即使在輸出額定功率時(shí)也很小 ， 因此 cosδ接近于 1。 ? 電流控制和相角控制的逆變器都沒有獨(dú)立的內(nèi)部頻率和輸出電壓控制 ， 它們跟隨輸出端測量得到的頻率和電壓變化 ，并且控制輸出電流或功率 。 ? 如果孤島出現(xiàn)且逆變器的輸出功率和本地負(fù)荷之間功率不平衡時(shí) ， 輸出頻率和 /或電壓將快速變化 。 ???????? ???LL2oL2o 1, CLUQRUP ??? 如果逆變器和負(fù)荷之間存在有功功率不平衡 ， 必須改變逆變器輸出電壓來獲得新的平衡 。 如果有功功率相等 ， 但是無功功率不平衡 ， 必須改變頻率得到新的平衡 。 ? 由于逆變器為達(dá)到控制目的測量輸出電壓和頻率 ， 因此很容易采用無源的方法檢測孤島 ， 如檢查逆變器的電壓或頻率是否偏移額定電壓或頻率來檢測孤島是否發(fā)生 。 ? 非檢測區(qū)的大小 取決于電壓和頻率的 窗口的大小 和逆變器控制器的設(shè)計(jì) 。 ? 電流控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的逆變器非檢測區(qū)很小 ， 逆變器運(yùn)行在單位功率因數(shù)下 ， 其輸出電流跟隨輸出電壓的變化 ， 這兩個(gè)因素都是不穩(wěn)定的 ， 因此即使負(fù)荷的匹配相當(dāng)好 ， 孤島發(fā)生時(shí)將使電壓或頻率產(chǎn)生大的偏移 。 ?多模式控制 ：分布式發(fā)電系統(tǒng)可能具有比簡單的向配電網(wǎng)供電更復(fù)雜的工作模式 。 當(dāng)來自 電網(wǎng)的能量無效或很貴時(shí) 它們能 向本地負(fù)荷輸出功率 ；也可將配電網(wǎng)的能量存儲(chǔ)起來 ， 在其他時(shí)候再用；還可通過電壓調(diào)節(jié) 、 無功功率補(bǔ)償或有源濾波消除諧波來 提高電能質(zhì)量 。 ? 由于功率角控制的逆變器可通過改變功率角實(shí)現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)換(逆變和整流 )， 并且控制方法中可包含無功功率控制 ， 因此它們在并網(wǎng)運(yùn)行 、 單機(jī)運(yùn)行或本地負(fù)荷需要無功補(bǔ)償?shù)葢?yīng)用中具有很大的吸引力 。 ? 對于 并網(wǎng)運(yùn)行和單機(jī)運(yùn)行 模式 ， 功率角控制逆變器的控制環(huán)能夠在 電流控制和電壓控制之間轉(zhuǎn)換 。 ? 在單機(jī)運(yùn)行模式 ， 通過一個(gè)由逆變器控制的開關(guān) ， 配電網(wǎng)在公共耦合點(diǎn)和本地負(fù)荷斷開 ， 逆變器采用內(nèi)部產(chǎn)生的參考電壓和頻率 ， 以電壓控制模式工作 ， 向本地負(fù)荷供電 。 ? 當(dāng)逆變器運(yùn)行在 并網(wǎng) 模式時(shí) ， 逆變器或者起一個(gè)帶有通常的反孤島保護(hù)的 逆變器的作用 ， 向電網(wǎng)輸送電能 ， 或者起一個(gè)高功率因數(shù)有源 整流器的作用 ， 從電網(wǎng)接收電能向它的存儲(chǔ)系統(tǒng)充電 。 1)無源孤島檢測方法 ? 逆變器內(nèi)部的無源孤島檢測方法和同步發(fā)電機(jī)的本地?zé)o源檢測方法相似 ， 當(dāng)孤島形成時(shí) ， 該類方法監(jiān)視逆變器輸出端的電壓參數(shù) ， 如電壓幅值和頻率等參數(shù)的變化 。 (1)電壓偏高 /低和頻率偏高 /低孤島檢測 ? 在并網(wǎng)逆變器中通常需要限制逆變器的輸出電壓和頻率 ， 為用戶設(shè)備在逆變器電壓和頻率漂移時(shí)提供保護(hù) 。 ? 上述限制也可同時(shí)提供孤島檢測功能 ， 因?yàn)楫?dāng)孤島發(fā)生時(shí)如果逆變器的輸出功率和本地負(fù)荷功率消耗不平衡 ， 電壓和頻率將會(huì)產(chǎn)生偏移 。 ? 如果本地負(fù)荷和逆變器的輸出功率相差不大 ， 電壓和頻率的偏移不足以超過設(shè)定的逆變器的電壓和頻率的極限 ， 則檢測不出孤島 。 ? 依據(jù)逆變器輸出功率 (P, Q)和本地負(fù)荷 (P+ΔP, Q+ΔQ)之間的有功功率不平衡 (ΔP)和無功功率 (ΔQ)不平衡 ， 非檢測區(qū)的大小將隨逆變器的控制策略不同而變化 。 ? 若逆變器的控制使其輸出功率恒定不變且為單位功率因數(shù) ，則可推出下面的關(guān)系： 112m i n2m a x?????????????????????UUPPUU???????????????????