并网逆变器孤岛控制技术

储能逆变器孤岛模式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：储能逆变器孤岛模式是一种在电力系统中常见的重要现象，它指的是在发生电网故障或其他异常情况时，储能逆变器仍然能够在其与电网分离的状态下继续为负载提供电力。

这种模式的实现依赖于储能逆变器的特殊设计和控制策略，它能够为电力系统的稳定运行和供电质量提供重要支持。

在传统的电力系统中，当电网发生故障或其他异常情况时，电力系统会通过检测到故障信号而切断与负载的连接，这样可以防止出现电网波动对负载设备的损坏。

然而，这也会导致负载设备瞬间失去电力供应，给生产和生活带来不便和影响。

为了解决这一问题，储能逆变器孤岛模式应运而生。

储能逆变器是一种能够将储能电池中蓄积的能量转化为交流电的设备，它可以通过特定的控制策略实现与电网的连接和分离。

当电网发生故障时，储能逆变器能够迅速检测到电网的异常，然后在几乎不间断的时间内实现与电网的分离。

在这种分离状态下，储能逆变器可以通过自身的能量储备继续为负载设备提供稳定的电力供应，形成一个孤岛。

储能逆变器孤岛模式的应用场景非常广泛。

在电力系统的调度运行中，储能逆变器可以作为电力削峰填谷和调频调整的重要手段，实现电力系统的平衡和稳定运行。

而在电力质量控制方面，储能逆变器孤岛模式能够有效降低电力负载设备在电网故障时的停电时间，提高供电可靠性。

此外，储能逆变器孤岛模式还可以应用于微电网和分布式电源系统等领域，实现对电力系统的局部供电和能量管理。

在本文中，我们将详细介绍储能逆变器孤岛模式的定义和原理，分析其应用场景以及优势和局限性。

同时，我们也会展望未来储能逆变器孤岛模式在电力系统中的发展前景，探讨其在能源转型和可持续发展中的重要作用。

通过深入了解储能逆变器孤岛模式，我们可以更好地应对电力系统中的异常情况，并为电力供应的稳定性和安全性作出贡献。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以是对整篇文章的逻辑结构进行描述和总结。

在本文中，我们将按照以下结构来组织我们的讨论。

孤岛现象一、概述孤岛现象也称孤岛效应，有时简称孤岛。

比如：防孤岛就是指防止孤岛现象产生的意思。

美国桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratories）提供的报告对孤岛现象描述如下：当电力公司的供电系统因故障事故或停电维修等原因停止工作时，安装在各个用户端的光伏并网发电系统未能及时检测出停电状态而不能迅速将自身切离市电网络，而形成的一个由光伏并网发电系统向周围负载供电的一种电力公司无法掌控的自给供电孤岛现象。

国家电网公司企业标准“Q/GDW480-2010分布式电源接入电网技术规定”对孤岛现象定义如下：孤岛现象islanding电网失压时，电源仍保持对失压电网中的某一部分线路继续供电的状态。

孤岛现象可分为非计划性孤岛现象和计划性孤岛现象。

非计划性孤岛现象unintentional islanding非计划、不受控地发生孤岛现象。

计划性孤岛现象intentional islanding按预先设置的控制策略，有计划地发生孤岛现象。

孤岛效应总是与分布式能源并网联系在一起，因为分布式能源并网的需要，一个电网存在包括分布式电源在内的多个电源。

这样，当电力部门需要维护或检修或其它任何原因需要断电时，其余电源可能还在供电，这样，线路上就会存在电压，给维护带来不便甚至危及维护人员的生命安全。

二、非计划性孤岛现象的危害非计划性孤岛现象发生时，由于系统供电状态未知，将造成以下不利影响：①可能危及电网线路维护人员和用户的生命安全；②干扰电网的正常合闸；③电网不能控制孤岛中的电压和频率，从而损坏配电设备和用户设备。

三、防孤岛技术非计划性孤岛现象是需要防止的。

防止非计划性孤岛现象的发生就称为防孤岛（anti-islanding）。

防孤岛在许多技术文献中也称反孤岛效应。

防孤岛的核心技术是检测电网是否存在。

一般分为被动式检测方法和主动式检测方法。

被动式防孤岛检测方法通过检测并网变流器的输出电压、电流、频率、谐波等的变化来判断电网是否存在，一般无需增加逆变器硬件电路。

3000W光伏并网逆变模块总体技术方案关键词：Mppt、Boost、全桥逆变、锁相、孤岛效应、EMC、EMI摘录：介绍了3000W光伏并网逆变器的拓扑结构、各单元功能及接口关系（暂缺），描述了该产品的关键技术方案。

1.模块原理方块图图13000W光伏并网逆变电源模块内部包括BOOST升压单元、全桥逆变单元、辅助电源单元、DSP控制单元、输入/输出EMI单元、HMI单元、通讯单元等电路。

BOOST升压单元是通过改变开关管的占空比来调节光伏电池工作电压Vpv以实现MPPT。

逆变单元是采用电压外环,电流内环的双环控制方法,电压外环控制逆变侧母线电容电压稳定在400V,电流内环控制并网电流实现并网。

辅助电源单元是将400VDC的母线电压转换为+12V、-12V、+5V为DSP控制电路、驱动电路、继电器控制电路、逐波限流、通讯等电源。

辅助电源拓扑采用常见的单端反激电路实现，控制芯片为UCC28C45。

DSP控制单元是该模块的核心控制单元之一，采用TI公司的2808芯片，结合相应的外围电路和软件，实现对整个模块的控制、检测、逻辑判断、故障诊断与告警、通讯等各种功能的综合管理与执行。

2.模块主电路图图2主电路关键器件选型3.单板技术方案3.1主功率板技术方案主功率板所负责的功能有主功率变换、辅助电源、EMI滤波、信号采样等功能单元。

3.2主电路如图23.3 辅助电源主板上除了主功率变换电路外，还有辅助电源电路。

辅助电源输入为400VDC，输出+12V，-12V，+5V。

+12V供给DSP控制板、主板检测、继电器控制等使用，-12V主要供给双电源运放使用，+5V给通讯单元。

辅助电源主拓扑采用单端反激拓扑。

3.4 显示板技术方案显示板采用LCD显示方式。

3.5 DSP板技术方案DSP板选用TI公司的TMS320F2808PZS，作为核心控制芯片，结合相应外围电路，构成模块核心控制单元，主要功能是完成模块的检测信号处理，逻辑、运算，实现对功率变换电路的实时控制，同时完成模块故障的诊断及与监控模块的通讯工作。

孤岛效应分析光伏并网发电系统是利用光伏电池将光能转化为电能,并将转化来的电能传输给电网的装置,它除了具有和其它系统一样的保护功能如过流、过压、欠压、过热、过频、欠频外,还要求具有一种特殊的保护功能即反孤岛效应功能。

一、孤岛效应的含义当系统工作于直接并网方式时,除了具有基本的保护功能外,还应该具有预防孤岛效应的特殊功能。

根据美国sandia国家实验室提供的报告可知,所谓孤岛效应就是当电力公司的供电系统,因故障事故或停电维修等原因停止工作时,安装在各个用户端的光伏并网发电系统未能及时检测出停电状态而不能迅速将自身切离市电网络,而形成的一个由光伏并网发电系统向周围负载供电的一种电力公司无法掌控的自给供电孤岛现象。

光伏发电并网工作示意图如上图所示为光伏发电系统并网工作的示意图,孤岛状态的含义:当逆变器并网工作时,因为各种原因导致市电不能给本地负载供电,即图中开关断开,此时如果没有任何孤岛判断技术,逆变器会持续给本地负载和局部电网负载供电,这样就会造成很大的危险,这就是所说的出现了孤岛供电现象。

孤岛效应是并网发电系统特有的现象,具有相当大的危险性,不仅会危害到整个配电系统及用户端的设备,更严重的会造成输电线路维修人员的生命安全,这是因为:(l)当电网需要停电维修时,光伏发电系统将会危及维修人员的安全。

(2)当孤岛效应发生时,电网不能控制供电孤岛的电压和频率,电压幅值和频率的漂移会对用电设备带来破坏。

(3)由于并网系统输出电压和电网电压之间产生了相位差,所以当电网重新恢复供电时会产生浪涌电流,可能会引起再次跳闸或对光伏系统、负载和供电系统带来损坏。

因此,对光伏并网发电系统来说,具有反孤岛效应的功能是至关重要的。

反孤岛效应的关键是电网断电的检测,而检测时间越短效果越好。

根据国际标准IEEE std.2000一929和UL1741,光伏并网发电系统在电网断电后检测到孤岛现象并将并网发电系统与电网断开的最大时间限制,如下表所示：IEEE std.2000一929/ UL1741对孤岛最大检测时间的限制指电网电压的标准值，对于我国单相市电为交流220V（有效值），注：Vnorm指电网电压频率的标准值，对我国市电的频率为50Hz。

光伏并网系统最大功率跟踪及反孤岛运行控制方法研究随着全球能源需求的增长以及环境问题的日益严峻，可再生能源的利用逐渐受到关注。

光伏系统作为一种常见的可再生能源系统，其最大功率跟踪及反孤岛运行控制方法的研究变得尤为重要。

光伏并网系统是指将光伏发电系统与电网相连，使得光伏发电系统能够将多余的电能注入电网，以实现能量的互补利用。

然而，由于光照强度的变化以及光伏阵列的特性，光伏系统的输出功率存在一定的波动性。

因此，光伏并网系统需要进行最大功率跟踪，以确保系统能够以最大效率工作。

最大功率点跟踪（MPPT）技术是一种常用的解决方案。

该技术通过调整光伏阵列的工作点，使得系统能够在不同光照条件下实现最大功率输出。

常见的MPPT技术包括Perturb and Observe（P&O）算法、Incremental Conductance（INC）算法等。

这些算法通过不断调节光伏阵列的工作电压和电流，以寻找到最大功率点。

通过使用MPPT技术，光伏并网系统可以实现高效的能量转换，提高系统的发电效率。

此外，光伏并网系统还需要具备反孤岛运行控制的功能。

孤岛运行是指在电网停电或故障的情况下，光伏发电系统仍然继续运行，形成一个“孤岛”。

这会对电网的安全性和稳定性造成威胁。

因此，光伏并网系统需要具备反孤岛运行控制功能，能够及时检测到电网停电或故障，并采取相应措施使光伏发电系统停止运行。

目前，常见的反孤岛运行控制方法包括电压法、频率法和双向电流法等。

这些方法通过监测电网的电压、频率和电流等参数，判断电网是否正常运行。

一旦检测到电网停电或故障，系统会自动切断与电网的连接，以确保光伏发电系统停止运行，避免形成孤岛。

综上所述，光伏并网系统最大功率跟踪及反孤岛运行控制方法的研究对于提高光伏发电系统的效率和安全性具有重要意义。

通过优化光伏阵列的工作点，最大功率跟踪技术可以提高系统的发电效率。

同时，采取反孤岛运行控制方法可以保证光伏发电系统与电网的安全连接。

基于定频积分控制的并网逆变器的接口控制和孤岛保护陆宇;唐丽婵;汤雪华【摘要】新的数字电网接口控制策略不同于一般的 SPWM 和 PLL(锁相环)的控制方法，其具有自动相位跟踪能力，控制简易化和输出功率因数高的优点，它可以根据直流电压和电网电压自动调节其输出。

文中提出了光伏并网逆变器新的控制方法，它是基于对电流跟踪的定频积分控制(UCI)；分析了其工作原理，推导了其控制方程，研究了其孤岛保护。

%New digital grid interface control scheme that has features of automatic phase tracking,simple control and high power factor is different from the general SPWM and PLL (phase locked loop)control methods,and it can also adjust its output automatically based on the DC voltage and the grid voltage.This paper presents a new control method for photo-voltaic grid-connected inverter,which is unified constant frequency integral control (UCI)based on current tracking.Its working principle is analyzed;related control equations are derived and how to realize islanding protection is studied.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2015(032)002【总页数】4页(P35-37,89)【关键词】光伏发电;并网逆变器;DSP【作者】陆宇;唐丽婵;汤雪华【作者单位】上海电气集团股份有限公司中央研究院，上海 200070;上海电气集团股份有限公司中央研究院，上海 200070;上海电气集团股份有限公司中央研究院，上海 200070【正文语种】中文光伏发电系统主要用于较偏远地区的电力系统，作为独立电源供给家电和照明使用。

光伏并网逆变器M及双闭环控制技术研究一、概述随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，可再生能源的开发和利用受到了广泛关注。

光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，已经成为全球能源转型的重要方向。

光伏并网逆变器作为光伏发电系统的核心设备，其性能直接关系到整个系统的发电效率和电能质量。

对光伏并网逆变器及其控制技术的研究具有重要的现实意义和应用价值。

光伏并网逆变器的主要功能是将光伏电池板产生的直流电能转换为交流电能，并将其并入电网中供用户使用。

在这一过程中，逆变器需要实现最大功率点跟踪（MPPT），以最大化光伏电池板的发电效率同时，还需要保证并网电流的波形质量，减少对电网的污染。

为了实现这些功能，光伏并网逆变器通常采用双闭环控制技术，即外环控制负责调整逆变器的输出功率，内环控制则负责调节并网电流的质量。

目前，光伏并网逆变器的控制技术已经得到了广泛的研究和应用。

随着光伏发电系统规模的扩大和电网对电能质量要求的提高，传统的控制技术已经难以满足实际需求。

研究新型的光伏并网逆变器及其控制技术，提高系统的发电效率和电能质量，是当前光伏领域的重要研究方向。

本文将对光伏并网逆变器及其双闭环控制技术进行深入研究和分析。

介绍光伏并网逆变器的基本原理和结构详细阐述双闭环控制技术的基本原理和实现方法分析现有控制技术存在的问题和不足提出一种新型的光伏并网逆变器及其控制技术，并通过仿真和实验验证其有效性和优越性。

本文的研究成果将为光伏发电系统的优化设计和高效运行提供理论支持和技术指导。

1.1 研究背景与意义随着全球能源结构的转型和可持续发展理念的深入人心，光伏产业作为清洁能源的重要组成部分，正日益受到各国政府和科技界的关注。

光伏并网逆变器作为光伏发电系统的核心设备，其性能直接关系到电能转换效率、系统稳定性及电网接入质量。

研究和优化光伏并网逆变器的控制技术，对于提高光伏发电系统的整体性能、推动光伏产业的健康发展以及实现能源的绿色转型具有重要意义。

并网逆变器的控制1. 简介随着传统能源成本不断增长，可替代能源持续受到青睐，如今它已不仅仅是减少环境污染的一种手段。

可再生能源系统的新研发成果使之成为商业上可行的替代技术。

当前最常用的可替代能源包括小型水轮机、风力发电机组和太阳能光伏发电。

20年来，太阳能电能的使用量以每年20-25%的增幅稳定增长；近五年来，每年的增长速度将近50％。

2001年，太阳能系统的装机容量还不到350 MW。

而到2005年，太阳能光伏发电系统的发电量已达到1.460 GW。

这一数字在2006年已增加到1.744 GW。

并网系统的安装量已近两倍于离网型系统，导致这种现象的原因有两个：第一，大多数家庭和商业机构都使用公用电网。

第二，大多数政府激励计划只面向并网系统。

大部分并网应用都是“分布式”的，即系统安装在使用端。

据全球风能协会数据显示，2006年全球风力发电厂总发电量已达22,199 GWh，比2005年增长了6.48%。

这说明风力发电量已能满足总需求电量的9%。

然而，大多数可替代能源系统都无法提供稳定的能源。

在一天之内，风速、太阳辐射照度、水流速度可能会发生很大的变化。

需要一个稳定的电网接口来过滤可再生能源的波动，为用户提供可靠的电力。

大多数可再生能源都连接到电网，能源的源端大多以直流电的形式存在。

太阳能光伏电池可提供直流电压，中小型风力发电机能够输出交流电，这些交流电随后可转换成直流电。

借助逆变器，可以将直流电能转换为交流电能。

直流端的控制目标是捕捉到最大的能量，并将其传输到公用电网中。

产生的交流电能，必须能兼容交流公用电网中逆变器与公用电网连接点处的电能。

如此多的分布式系统广泛渗透到公用电网中，带来了许多问题。

如果以不规范的方式接入公用电网，则可能影响电能的质量并威胁维护人员或系统用户的安全。

目前，有关方面已制定出多项标准来约束并网逆变器与电网的连接。

并网逆变器的共同特性是具有一种特定的算法，可最大限度增加从可再生能源中提取的电能。

并网逆变器单独运行的检测与防止孤岛效应在太阳能光伏并网发电过程中，由于太阳能光伏发电系统与电力系统并网运行，当电力系统由于某种原因发生异常而停电时，如果太阳能光伏发电系统不能随之停止工作或与电力系统脱开，则会向电力输电线路继续供电，这种运行状态被形象的称为“孤岛效应”。

特别是当太阳能光伏发电系统的发电功率与负载用电功率平衡时，即使电力系统断电，光伏发电系统输出端的电压和频率等参数不会快速随之变化，使光伏发电系统无法正确判断电力系统是否发生故障或中断供电，因而极易导致“孤岛效应”现象的发生。

“孤岛效应”的发生会产生严重的后果。

当电力系统电网发生故障或中断供电后，由于光伏发电系统仍然继续给电网供电，会威胁到电力供电线路的修复及维修作业人员及设备的安全，造成触电事故。

不仅妨碍了停电故障的检修和正常运行的尽快恢复，而且有可能给配电系统及一些负载设备造成损害。

因此为了确保维修作业人员的安全和电力供电的及时恢复，当电力系统停电时，必须使太阳能光伏系统停止运行或与电力系统自动分离（此时太阳能光伏系统自动切换成独立供电系统，还将继续运行为一些应急负载和必要负载供电）。

在逆变器电路中，检测出光伏系统单独运行状态的功能称为单独运行检测。

检测出单独运行状态，并使太阳能光伏系统停止运行或与电力系统自动分离的功能就叫单独运行停止或孤岛效应防止。

单独运行检测方式分为被动式检测和主动式检测两种方式。

(1)被动式检测方式。

被动式检测方式是通过实时监视电网系统的电压、频率、相位的变化，检测因电网电力系统停电向单独运行过渡时的电压波动、相位跳动、频率变化等参数变化，检测出单独运行状态的方法。

被动式检测方式有电压相位跳跃检测法、频率变化率检测法、电压谐波检测法、输出功率变化率检测法等，其中电压相位跳跃检测法较为常用。

电压相位跳跃检测法的检测原理如图5-16所示，其检测过程是：周期性的测出逆变器的交流电压的周期，如果周期的偏移超过某设定值以上时，则可判定为单独运行状态。

图片简介:本技术实施例涉及一种孤岛检测方法、装置和孤岛检测设备，孤岛检测方法包括：控制并网逆变器输出无功扰动电流信号，无功扰动电流信号为在任一周期内包括至少两个模态的周期方波信号，相邻的模态对应的无功扰动电流信号不同；获取相邻的模态对应的公共连接点的电压频率的差值；若连续获取的差值满足预设条件则触发孤岛保护。

通过上述方式，能够对输出电流质量影响较小，且实施起来较为简单。

技术要求1.一种孤岛检测方法，其特征在于，所述方法包括：控制并网逆变器输出无功扰动电流信号，所述无功扰动电流信号为在任一周期内包括至少两个模态的周期方波信号，相邻的模态对应的所述无功扰动电流信号不同；获取相邻的模态对应的公共连接点的电压频率的差值；若连续获取的所述差值满足预设条件则触发孤岛保护。

2.根据权利要求1所述的孤岛检测方法，其特征在于，所述获取相邻的模态对应的公共连接点的电压频率的差值，包括：获取所述公共连接点的电压频率；若所述电压频率的幅值的变化趋势与所述无功扰动电流的变化趋势一致，获取相邻的模态对应的公共连接点的电压频率的差值。

3.根据权利要求1所述的孤岛检测方法，其特征在于，所述若连续获取的所述差值满足预设条件则触发孤岛保护，包括：分别获取第N个模态与第N-1个模态所对应的所述电压频率fN、fN-1，并计算所述第N个模态对应的电压频率差值Δf[N]，其中，Δf[N]＝fN-fN-1；获取所述并网逆变器输出的有功电流信号，基于所述有功电流信号和所述无功扰动电流信号计算所述第N个模态对应的电压频率变化值ΔfN；若所述电压频率差值以及所述电压频率变化值满足预设条件则触发孤岛保护。

4.根据权利要求3所述的孤岛检测方法，其特征在于，所述获取所述并网逆变器输出的有功电流信号，基于所述有功电流信号和所述无功扰动电流信号计算所述第N个模态对应的电压频率变化值ΔfN，包括：获取无孤岛发生时的公共连接点的电压频率；计算所述第N个模态对应的所述无功扰动电流信号与所述有功电流信号的第一比值；计算所述无孤岛发生时的公共连接点的电压频率与2倍品质因素的第二比值；计算所述第二比值与第一比值的乘积，记为所述第N个模态所对应的电压频率变化值ΔfN。