AFDP仿真.docx

4.1孤岛检测原理 主动式移频、移向等孤岛检测算法集成在逆变器并网端，其基本原理是将双环控制器的输入参考电流相对于电压移动给定的频率或相位。4.1.1主动移频/移向式孤岛检测算法实施 主动频率偏移法(AFD)的原理为：并网逆变器输出略微失真的电流，以形成一个连续改变频率的趋势。当正常并网运行时，频率是基本不变的：而与电网分离后，逆变器输出电压的频率被强迫向上或向下偏移，增加了系统因寻求负载的谐振频率而产生的“自然”频率偏移。执行向上频移的并网逆变器输出电流的波形如图4-1所示，通过每周期在系统并网电流参考值加入一个死区时间，使并网电流与电网电压之间形成相位差tZ。图4-1 主动频移法原理图在电网正常时，受到电网钳制作用网电压频率依然保持不变；当脱离电网形成孤岛时，并网电压频率会随着并网电流频率的变化而变化，根据表3-3，当电网电压的频率偏移达到某一阀值便可认为有孤岛发生。斩波因子定义为之电压电流之间的时间差与半周期的比率，即，图中的电流频率比电压频率大，cf 0。(41) 滑动频率偏移法控制电流的公式如式 4-2所示，波形原理图由图4-2说明。图中 θAPS为移相角，是电网频率，是逆变器经过移向处理后的输出电流，，可以看出电流相位是超前于电压相位的。 (42)(43)图 4-2滑动偏移法电流电压波形 电网电压进行锁相控制后的标准正弦信号，结合孤岛检测算法对其进行移频移向作用后重新作为参考信号输入给逆变器的电流内环控制器，即可完成孤岛检测方案的实施。4.1.2改进的孤岛检测方法主动频移孤岛检测方法具有实现简单、检测效率高等优点，是使用比较多的主动式孤岛检测方法。该方法是通过对分布式发电系统的输出产生一个小的扰动，当分布式发电系统正常并网运行时，小扰动对系统不足以产生影响；当孤岛产生时，主动产生的小扰动将会造成孤岛系统状态的变化。根据图4-1得出电压电流的相角差： (43)由式(4-3)可知，如果cf取值过小，达到溢出频率保护阀值的时间延长，不能实现检测方法的快速性；如果cf取值过大，则并网电流畸变变大，且谐波含量会增大，严重影响系统输出的电能质量。因此如何选取cf值是主动频移法的重要问题。为了减小主动频移孤岛检测盲区和加快响应时间，使用正反馈的偏移量，可以加速cf的偏移，缩短达到频率保护阀值的时间。表达式如下所示： (44)式中： ——前一周期的截断系数； ——频率增量正反馈系数； ——频率增量正反馈函数； ——频率差。加入正反馈偏移量的主动频移方法加快了频率偏移速度，而且在频率增量正反馈函数为负值时，cf值减小，相应的检测盲区减小。目前常用的频率增量正反馈函数选择如下： (45)式中： ——正常并网的工频； ——上一周期电网电压频率。 将式(4-5)代入式(4-4)可知，cf值与前一次电网电压频率和系数kf有关。如果kf取值较大，在断网时cf值变化比较大，对电网的输出波形质量有很大影响，而且并网谐波含量增大；如果kf取值较小，在断网时cf值变化比较小，孤岛检测的响应时间延长，可能会不能满足光伏并网技术的要求。通过实际观测可知：孤岛现象发生时不仅仅频率发生变化而且往往伴随着有功功率的变化，因此将有功功率的变化情况引入到偏移量中可以缩短孤岛的检测时间。输出电流频率的表达式为： (46)式中： ——两个周期输出功率差； ——两个周期的频率偏移量； ——输出电流频率； ——光伏注入电网的有功功率。从式(4-6)可知，fk值不仅与前一次电网电压频率和系数kf有关，而且还和输出有功功率相关。如果输出有功功率变化大，即△Pk-1差值较大，有功功率相的频率偏移量加大偏移步长，使fk值达到系统频率保护阀值的时间缩短。如果△Pk-1差值较小，偏移频率中起主导作用的是频率变化偏移量，而有功功率变化的偏移量起辅助作用，避免非阻性负载时偏移量与负载相位一致，造成检测失败。基于有功功率变化的主动频移检测法不仅包含了有功功率的信息，而且还包含并网参考电流Iref的变化，因此频率偏移量能更好的反映整个系统的变化情况。4.1.3小结基于有功变化的主动频移孤岛检测方法的采用的正反馈主动频移法为主要理论思想。该检测方法机理包括三方面：首先一方面可以利用主动频移的优点，改造现有检测方法无需额外硬件，多机并网系统中同样有效，增强了孤岛的检测能力，使孤岛检测的在实际中得到简单实用，从而减小孤岛现象的给电网和人员带来的危害；再者另一方面通过检测公共端处的有功功率变化，把有功功率的变化情况引入到主动频移中的偏移量中去，使检测出孤岛现象的时间缩短，从而降增强了孤岛检测的速度。最后一方面是在正常情况下采用较小值的频率偏移量，使平时注入电网的电流畸变变小，降低电流的谐波含量，避免对电网造成污染，增强了电网的电能质量。4.2孤岛检测算法的仿真分析为了验证所提孤岛检测方法的