基于AFDPF檢測法的三相并網逆變器孤島檢測研究

安徽理工大學電氣與信息工程學院 唐 磊 蔣紫峻 張鵬鳴 張玉全

0 引言

非計劃的孤島運行會脫離電網公司的監控，嚴重時會產生沖擊電流損壞電網端及用戶設備。因此光伏發電系統必須具備防孤島功能。當前主流的孤島檢測方法可分為被動檢測與主動檢測，前者是通過檢測孤島發生前后的電氣參數的變化來判斷孤島。而后者則是對逆變器輸出電流進行擾動，觀察電網響應來判斷是否發生孤島，本文研究的就是這種當前受關注比較多的AFD檢測法的改進型，AFDPF（改進型正反饋主動頻移孤島檢測法）。分布式光伏發電系統處于并網狀態下時，一旦電網發生斷電情況，DG將會獨自承擔所有負載，當DG的輸出功率與負載所需功率接近時，系統自身的過/欠電壓或頻率保護裝置將無法檢測到，這時便形成了孤島效應①。本文所做仿真環境就是在本地負荷與逆變器輸出功率相匹配的情況下的情況，此時，負荷匹配為孤島檢測增加了難度。

圖1 AFD檢測法原理圖

1 AFDPF檢測法基本原理

說到AFDPF檢測法，不得不先說AFD檢測法。AFD法的原理是通過并網逆變器向電網注入波形不變、頻率略微變化的電流，決定該失真電流電網故障時引起公共點電壓發生頻率偏移量大小的是截斷系數Cf②。電網斷開后，公共耦合點（PCC）電壓的頻率被迫發生偏移，直至超過設定的閥值時檢測出孤島。以向上頻移為例，控制逆變器輸出電流為畸變的斬波波形，如圖1所示。③

AFDPF法相較于傳統AFD法，加入了正反饋因素，即截斷系數不再是單一的數值，而是會隨著實際的頻率信號反饋做出相應的調整，這樣不僅可以有效減少THD（總諧波失真），并且還能取得更好的孤島檢測效果。

2 實驗參數設計

該仿真基于電流閉環并網逆變器仿真模型上搭建，利用三相斷路器的斷開來模擬電網故障，并附上本地負載（50kw）模擬本地負荷。逆變器設置有功輸出功率為50kw，此時當由于本地負荷的大小與逆變器輸出功率相同，來模擬最難檢測孤島狀態的情況。系統采用簡單電感濾波，SVPWM調制，以直流源代替光伏部分。設置斷路器開斷時間為0.1s，設置初始截斷系數，參考電壓為600v。其中的AFDPF算法部分，輸入量為鎖相環得到的頻率與相位，檢測時間約為0.06s。

正反饋用下式表示：

3 Matlab仿真

圖2 三相光伏并網逆變器孤島檢測模型圖

圖3 孤島檢測三相電壓電流波形圖

4 結論

通過仿真實驗結果可知，改進型正反饋頻率偏移法可以快速有效的檢測出孤島狀態，并做出處理保護電路安全。參照傳統AFD算法可以得出AFDPF的優化算法可以通過對截斷系數的選取優化傳統AFD算法中單一參數控制系統的缺點，對實際系統進行優化控制，以達到提高孤島檢測的成功率和降低THD的功效。

引文

①周詩嘉,陸格文,黎濤,羅隆福.自適應主動頻率偏移孤島檢測新方法[J].電力系統及其自動化學報,2012:1003-8930.

②唐忠延,粟梅,劉堯,韓華.帶負載阻抗叫反饋的主動頻移孤島檢測技術[J].電力系統自動化,2018:1000-1026.

③張濤.主動頻移法的光伏并網逆變器孤島檢測研究[D].新疆大學,2017.