基于无功电流控制的并网逆变器孤岛检测

2017年8月电工技术学报Vol.32 No. 16 第32卷第16期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Aug. 2017

DOI: 10.19595/https://www.wendangku.net/doc/6310985366.html,ki.1000-6753.tces.160872

基于无功电流控制的并网逆变器孤岛检测

沈虹周文飞王怀宝伞国成郭小强

（燕山大学电气工程学院秦皇岛 066004）

摘要孤岛检测技术是并网逆变器运行所必须具备的关键技术。传统有源孤岛检测方法注入的扰动影响电能质量。为了解决该问题，提出一种基于无功电流控制的孤岛检测方法，通过控制无功电流使其产生的频率偏移方向与有功电流产生的频率偏移方向一致，使电网断开后频率迅速超过所设置的阈值而检测出孤岛，并对其进行量化分析，使孤岛算法在无检测盲区的基础上尽可能地减小对电网的影响。根据IEEE Std.1547测试标准对提出的方法进行仿真和实验验证。结果表明，提出的孤岛检测方法可以快速有效地检测到孤岛的发生，验证了提出方法的有效性。

关键词：并网逆变器频率偏移正反馈检测盲区

中图分类号：TM46

Islanding Detection for Grid-Connected Inverter

Based on Reactive Current Control

Shen Hong Zhou Wenfei Wang Hauibao San Guocheng Guo Xiaoqiang （Department of Electrical Engineering Yanshan University Qinhuangdao 066004 China）Abstract The islanding detection technology is necessary for grid connected inverter. The conventional active islanding detection methods have negative impacts on power quality due to the disturbance injection. In order to solve the problem, a new islanding detection algorithm based on reactive current control is proposed. As a result, the frequency offset direction by the reactive current is the same as that by the active current. The frequency will exceed the detection threshold quickly and the islanding can be detected after grid disconnection. Islanding detection was quantitatively analyzed to reduce the negative impacts on grid without non-detection zone. Simulation and experiment are carried out according to IEEE Std. 1547. The results reveal that the proposed method can quickly detect the islanding, which verify the effectiveness of the proposed method.

Keywords：Grid-connected inverter, frequency shift, positive feedback, non-detection zone

0引言

近年来，分布式发电（Distributed Generation, DG）技术在世界各国快速发展。分布式发电技术不仅清洁环保、经济高效，而且供电可靠，能够提高整个电力系统的稳定性和灵活性，更减少了远距离输电造成的电能损耗，提高了整个电力系统的利用率和稳定性[1]。随着分布式发电系统渗入电网的程度日益加深，一旦电网出现故障，分布式发电系统与负载形成孤岛的概率就会增大，孤岛现象的存在会对用电设备和人生安全造成伤害[2]。因此，分布式发电系统在并网运行时必须具备孤岛检测功能，对开展孤岛检测研究具有重要意义。

孤岛检测方法大致分为三种[3-5]：基于通信的检测方法、无源检测方法和有源检测方法[6-9]。基于通

河北省自然科学基金项目（E201620315，E2015203407）、河北省引进留学人员资助项目（CL201622）和燕山大学青年教师自由研究计划课题（15LGB011）资助。

收稿日期 2016-06-12 改稿日期 2016-12-26

无功功率的测量方法

四种相位的测量方法（无功功率） 一、无功功率概念的历史发展 最早的无功功率概念是建立在单相正弦交流信号的基础上。 设某线路的电压 ，电流，则 有功功率为 ，无功功率为。U 、I,分别为电压与电流的有效值。 随着半导体行业和电力工业的发展，各种整流器件、换流设备以及其他非线性负载大量安装与电力系统中，使原有的无功功率定义在工程运用中非常不方便。 现在人们对正弦信号无功功率有了新的理解。 假设某单相线路的电压为 ，电流为，则将按照与平行和垂直两个方向分解为与，那么与的积即为无功功率。 二、无功功率的测量方法 1、替代法 主要使用于无功功率变送器中，用于测量三相平衡电路的无功功率。当三相电路严格平衡对称时，此方法不存在原理性误差。在不对称与存在多谐波的情况下，此方法不适用。 2、电子移相测量法（简称模拟移相法） 多用于比较高级的综合仪器中（多用数字表） 根据三角公式变换??sin 90-cos =?）（，从而把无功功率测量转化为有功功率测量，即转化为求两个向量的内积）（???=??=90-cos U I sin U I Q ??。这已经可以比较方便的测量了。 理想情况下电子移相并不存在原理性误差。但在工程上电容与电阻是实际元件，其值及相应的效应与理想值差距巨大，所以效果并不理想。 3、数字移相测量法 在一个周期内对三相电压、三相电流均匀采样24点至64点（因生产厂家所生产的设备不同而异），然后用电压采样值乘以滞后90度点的电流采样值，做积分运算从而得到一个周期内的平均无功功率 N N N N /)j 4/(i u )j 4/(i u )j 4/(i u Q N 1j C Cj B Bj A Aj ∑=+?++?++?=）（ 式中 j ——代表第j 个采样点 N ——代表一个周期的采样点数，N/4代表1/4个周期 从原理上讲，不存在理论误差。该方法的问题主要在于数字移相的适用性。当被测量是单纯的三相正弦信号，可以通过控制采样点数及其均匀的程度来实现精密的数字移相。但是如果被测信号不是严格的正弦波，有谐波含量、则数字移相就要出现误差。原因在于，数字移相90度是按基波计算的，对于三次谐波而言，则相当于移了270度，对于五次谐波而言，相当于移相90度。所以此时的无功功率测量存在着各次谐波造成的误差。 ）?+=wt sin(2u U ）?+=wt sin(I 2i ?cos UI P =?sin UI Q =→U →I →I →U →1I →2I →U →2I

信息孤岛解决方案

摘要：信息孤岛是指相互之间在功能上不关联互助、信息不共享互换以及信息与业务流程和应用相互脱节的计算机应用系统。应当看到，在整个信息技术产业飞速发展过程中，企业的IT应用也伴随着技术的发展而前进。但与企业的其它变革明显不同的是，IT应用的变化速度更快，也就是说，企业进行的每一次局部的IT应用都可能与以前的应用不配套，也可能与以后的“更高级”的应用不兼容。因此，从产业发展的角度来看，信息孤岛的产生有着一定的必然性。 简介： 信息孤岛是一个普遍的问题，不是什么人的问题，也不是中国信息化特有的情况，全球每年的应用集成近有近3000亿美元之巨。信息孤岛的类型有很多，不仅企业内各环节存在着信息孤岛，企业间也存在信息孤岛，所以供应链管理和B2B电子商务应运而生。甚至政府机关之间也存在信息孤岛，在很多地方，有多少个委、办、局就有多少个信息系统，每个信息系统都由自己的信息中心管着，有自己的数据库、自己选择的操作系统、自己开发的应用软件和用户界面，完全是独立的体系。 发展电子商务需要消除信息孤岛，不仅是内部消除孤岛，而且要消除外部孤岛，最终形成闭环。发展电子政务需要消除信息孤岛，政府机关之间需要信息互联互通、资源共享，最终实现网上政务协同，使社会大众真正享受到一站式办公服务，另一方面，政府与民众之间也亟需加强信息沟通，社会信息资源需要公开，政府公共信息需要透明。当前摆在人们面前的任务是解决信息化初级阶段产生的信息孤岛问题，不再让新的信息孤岛继续出现。 目前专注于做集团管控解决方案的财富软件，致力于消除企业信息孤岛现象。财富软件（Fortune Software）”的应用涵盖房地产、教育、酒店、餐饮、物业、医疗等行业，支持矩阵式管理模式，综合运用互联网、云计算、VPN、移动应用等技术，定位于解决%大型企业所普遍存在的信息孤岛问题。 产生原因： 信息化发展的阶段性 企业信息化是一个逐步发展的过程，从欧美等信息化启动比较早的国家来看，信息化的实施和应用都不是一步到位，而是通过循序渐进的过程逐步建立起来的。企业信息化有一个从初级阶段到中级阶段、再到高级阶段的发展过程。在计算机应用的初级阶段，人们容易从文字处理、报表打印开始使用计算机。进而围绕一项项业务工作，开发或引进一个个应用系统。这些分散开发或引进的应用系统，一般不会统一考虑数据标准或信息共享问题，追求实用快上的目标而导致信息孤岛不断产生。 认识误区 长期以来，许多机构把现代化建设看作是拥有大量计算机设备即可，经费投资方向自然而然地偏向于计算机基础设备，而忽略信息资源的建设，造成购置的信息基础设施闲置、资源浪费、信息化建设进入重硬轻软的认识误区，导致信息资源的开发与利用滞后于信息基础设施建设，出现了“有路无车，有车无货”现象。 需求不到位 信息资源是为了服务企业管理者的决策行为，支持普通员工的业务操作。当前企业信息化建

三相无功功率的测量方法

三相无功功率的测量方法 发电机及变压器等电气设备的额定容量为S=UI,单位为伏安。在功率因数较低时，即使设备已经满载，但输出的有功功率却很小（因为P=UIcosφ），不仅设备不能很好利用，而且增加了线路损失。因此提高功率因数是挖掘电力系统潜能的一项重要措施。电力工业中,在发电机、配电设备上进行无功功率的测量，可以进一步了解设备的运行情况，以便改进调度工作，降低线路损失和提高设备利用率。测量三相无功功率主要有如下方法。 1. 一表法 在三相电源电压和负载都对称时，可用一只功率表按图4-1联接来测无功功率。 将电流线圈串入任意一相，注意发电机端接向电源侧。电压线圈支路跨接到没接电流线圈的其余两相。根据功率表的原理，并对照图4-1，可知它的读数是与电压线圈两端的电压、通过电流线圈的电流以及两者间的相位差角的余 弦cosφ的乘积成正比例的，即P Q =U BC I A cosθ (4-1) 其中θ =ψ UBC –ψ iA 图4-1 由于uBC与uA间的相位差等于90度(由电路理论知)，故有θ=90o-φ式中φ为对称三相负载每一相的功率因数角。在对称情况下UBC IA 可用线电压U1及线电流I1表示，即 PQ=U1I1cos(90o-φ )=U1I1sinφ (4-2) 在对称三相电路中，三相负载总的无功功率Q =√3 U1I1sinφ (4-3) ∴ 亦即Q=√3PQ (4-4) 可知用上述方法测量三相无功功率时，将有功功率表的读数乘上√3/2 倍即可。 2. 二表法

用两只功率表或二元三相功率表按图4-2联接，从功率表的作用原理可知，这时两个功率表的读数之和为 PQ=PQ1=PQ2=2U1I1sinφ(4-5) 较式(4-3) (4-5) 知(4-6) Q=√3PQ/2 图4-2 从上式可见将两功率表读数之和（或二元三相功率表的读数）乘以√3/2，可得到三相负载的无功功率。 3. 三表法 三表法可用于电源电压对称而负载不对称时，三相电路无功功率的测量，其接线如图4-3所示。当三相负载不对称时，三个线电流IA、IB、IC不相等，三个相的功率因数角φA 、φB 、φC 也不相同. 图4-3 因此，三只功率表的读数P 1、P 2 、P 3 也各不相同，它们分别是:4-3 (1) P 1=U BC I A cos(90o-φ A )=√3U A I A sinφ A (2) P 2=U CA I B cos(90o-φ B )=√3U B I B sinφ B

并网系统的孤岛效应

ISLANDING OF GRID-CONNECTED AC MODULE INVERTERS Achim Woyte, Ronnie Belmans, K.U.Leuven, ESAT-ELEN Kard. Mercierlaan 94, B-3001 Leuven, Belgium Johan Nijs, IMEC v.z.w. and K.U.Leuven, ESAT-INSYS Kapeldreef 75, B-3001 Leuven, Belgium ABSTRACT A major safety issue about grid-connected photovoltaics is to avoid non-intentional operation in islanding mode, the grid being tripped. This paper presents detailed measurements on the islanding behavior of four module inverters with a maximum rated power of 200 W. Although applying active anti-islanding measures each inverter could be forced into islanding. It could be observed experimentally what recently has been shown analytically, that some methods against islanding fail if inverters are loaded with considerable parallel capacitance. As most distribution grids contain a considerable capacitance, those methods are to be improved. One of the inverters failed totally what illustrates the need for standardized type approvals. The outcomes show where to put accents in the development and implementation of efficient protection algorithms. INTRODUCTION A photovoltaic AC module is a set of one or two PV panels and a small so-called module inverter mounted on the panel's backside. AC modules are considered as being one option for wide market dissemination of grid-connected photovoltaics. AC modules render the DC installation superfluous. That makes them suited for being sold as a "plug-and-play" product ready for connection to any electric outlet by the consumer. As every decentralized production unit being connected to the public grid, the PV AC module has to comply with common safety standards. A major issue is to avoid non-intentional operation in islanding mode with the grid being tripped at fault conditions or for maintenance purposes. ISLANDING PHENOMENON AND TESTS Investigations carried out at K.U.Leuven in 1997 [1] have shown that small so-called "module inverters" are in general more sensitive to islanding than larger units. Recently four module inverters that are currently available on the European market, ranging from 90 to 200 W rated power, have been examined with regard to their islanding behavior under different load conditions. The applied test circuit is shown in Figure 1. Q=Q = 100 VAr L C resonant domestic inverter PV array public grid Fig. 1.Test circuit for islanding protection, as proposed by H?berlin [2]. In principle, every self-commutated inverter is able to operate in islanding mode. If no particular control algorithm for islanding prevention is implemented, the load conditions under which islanding occurs, depend only on the inverter's frequency and voltage limits. Assuming constant active and reactive power output before and after grid tripping, voltage and frequency in islanding operation can be determined from the power balance, yielding equation (1) and (2). 2 2 1 island grid V V P P ? = ? (1) Q Q P P grid island? ? ?? ω ω 1 1 2 2 ? + ?÷÷ ? ? ? ? è ? ? = grid island C grid island Q Q ω ω ω ω (2) In these equations P and Q indicate the inverter operating point. Q C is the reactive power supplied by the capacitor of the resonant circuit. ?P and ?Q are the active and reactive power, supplied to the grid before grid tripping. When inductive power is supplied to the grid, ?Q is positive. ?P and ?Q can be adjusted by tuning the domestic load. For a given capacitance and inverter power, a so-called non-detective zone (NDZ) can be determined in the ?P-?Q-domain where an inverter with predefined voltage and frequency limits will operate in

光伏并网逆变器控制与仿真设计

光伏并网逆变器控制与仿真设计 为了达到提高光伏逆变器的容量和性能目的，采用并联型注入变换技术。根据逆变器结构以及光伏发电阵电流源输出的特点，选用工频隔离型光伏并网逆变器结构，并在仿真软件PSCAD中搭建光伏电池和逆变器模型，最后通过仿真与实验验证了理论的正确性和控制策略的可行性。 ?近年来，应用于可再生能源的并网变换技术在电力电子技术领域形成研究热点。并网变换器在太阳能光伏、风力发电等可再生能源分布式能源系统中具有广阔发展前景。太阳能、风能发电的重要应用模式是并网发电，并网逆变技术是太阳能光伏并网发电的关键技术。在光伏并网发电系统中所用到的逆变器主要基于以下技术特点：具有宽的直流输入范围；具有最大功率跟踪（MPPT）功能；并网逆变器输出电流的相位、频率与电网电压同步，波形畸变小，满足电网质量要求；具有孤岛检测保护功能；逆变效率高达92％以上，可并机运行。逆变器的主电路拓扑直接决定其整体性能。因此，开发出简洁、高效、高性价比的电路拓扑至关重要。 ?1 逆变器原理 ?该设计为大型光伏并网发电系统，据文献所述，一般选用工频隔离型光伏并网逆变器结构，如图1所示。光伏阵列输出的直流电由逆变器逆变为交流电，经过变压器升压和隔离后并入电网。光伏并网发电系统的核心是逆变器，而电力电子器件是逆变器的基础，虽然电力电子器件的工艺水平已经得到很大的发展，但是要生产能够满足尽量高频、高压和低EMI的大功率逆变器时仍有很大困难。所以对大容量逆变器拓扑进行研究是一种具有代表性的解决方案。作为太阳能光伏阵列和交流电网系统之间的能量变换器，其安全性，可靠性，逆变效率，制造成本等因素对于光伏逆变器的发展有着举足轻

无功电流的测试

摘要 随着电力电子设备及非线性负载在电力系统中广泛应用，电网中的电压和电流波形畸变也越来越严重。谐波的抑制和无功电流补偿已成为电力电子学和现代电力系统急需解决的问题。这些非线性负荷在工作中时向电源反馈高次谐波，导致供电系统的电压、电流波形畸变，使电力质量变坏。而由于无功电流的存在，在传送同样能量的情况下，电流比没有无功的情况下增加，会大量增加系统的铜损，降低线路与变压器的利用率。无功电流检测是对电网无功功率补偿必不可少的部分。本文主要介绍了电流的检测基本原理和从检测电流中分解出无功电流的方法和原理。检测电流包括基波分量和谐波分量，基波分量又包含有功电流分量和无功电流分量，通过滤波可以得到基波电流分量，与原有电流相减就可以得到谐波电流，通过坐标变换可以将基波电流分解成有功电流和无功电流。 关键词：基波谐波有功电流无功电流

目录 摘要I 1 电流检测的意义和基本原理 1 2无功电流的分解方法 2 2.1三相对称电路无功电流检测2 2.2单相电路无功电流检测8 3无功电流检测仿真及分析12 3.1三相对称电路无功电流检测仿真及分析12 3.2单相电路无功电流检测仿真及分析 18 总结与体会23

参考文献：25

无功电流检测研究 1 电流检测的意义和基本原理 电力电子技术的快速发展使得非线性装置在工业界广泛应用，随之产生的谐波污染问题也日益严重。谐波抑制及无功补偿的一个重要手段是电力有源滤波器。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波或无功电流，由补偿装置产生一个与该电流大小相等而极性相反的补偿电流与其相抵消。其中，谐波和无功电流的正确检测是决定补偿效果的重要环节。无功功率Q是既产生附加线损，又对发，配电系统都有影响的量，分析Q 的物理本质，研究它的正确涮量与补偿的方法，是电工理论与电工技术中尚无定论的一个重要课题。无功功率是无功电流引起的，欲了解无功功率，应先了解无功电流。无功电流是导出量，不是基本量，基本量是有功电流。由有功电流不仅可导出无功电流和无功功率，还可以确定无功补偿所需要达到的目标以及无功补偿应采取的方法等。

孤岛保护

配电网孤岛保护综述 摘要:以可再生能源及清洁能源为代表的分布式电源在配电网中的渗率日趋升高,当主电网由于故障或检修而停止对部分负荷供电时,用户侧的分布式电源可能与负荷构成一个可独立运行的孤网系统,从而脱离电网调度系统的控制,如果不能明确地给出孤网系统与主电网的断开点,则可能引发一系列人身和运行隐患。该文对计划性孤岛和非计划性孤岛的特点进行了分析,着重讨论了孤岛系统的被动式和主动式检测方法,指出了各种方法的优缺点。 关键词:孤岛;孤岛保护;分布式电源;频率保护随着以风电、光伏发电、微型燃气轮机等分布式电源(Distributed Generator,简称DG)在配电网中的渗透率日趋升高,传统配电网的架构将发生较大变化[1-2],例如,传统的单向潮流变为双向潮流;传统的变电站 10kV侧进行电压无功调节,转变为需要综合考虑负荷侧DG的电压调节能力;传统的配电网采取辐射型供电,主网断电则负荷失电,而目前则需要考虑DG可能继续在给负荷供电,组成局部的孤网; 另外,大部分DG的并网接口是以电力电子逆变器构成,与传统的同步发电机相比,在电网发生故障时一般不会提供2倍以上的短路电流,这也对含DG的配电网继电保护提出了新的要求。本文从孤网的定义入手,分析计划性孤岛与非计划性孤岛的特点,总结现行的若干孤岛检测的方法。 1孤岛的定义：正常运行情况下,由主供电系统及DG共同向周围的负荷供电,而在主配电系统故障或检修的情况下,在与之相关的开关设备断开后,由DG独立向负荷供电。主配电系统断开后,DG 与当地负荷一起组成一个小的孤立电网,称为孤岛(Island)。 在孤岛运行方式下,要求孤岛内电源与负荷的容量必须是平衡的,如果功率 (有功及无功)不平衡,孤岛内的电压和频率将无法维

光伏并网逆变器一个有效的反孤岛解决方案

反孤岛解决方案 1. 孤岛效应 所谓孤岛效应，是指当电力公司因故障或停电维修而停止供电时，用户端的并网逆变器系统仍处于工作状态，使得并网逆变器和周围的负载形成了电力公司无法控制的自供电网络。光伏并网发电系统处于孤岛运行状态时会产生严重的后果： （1）电网无法控制孤岛中的电压和频率，若电压和频率超出允许的范围，可能对用户的设备造成的损坏； （2）若负载容量大于光伏发电系统的容量，光伏发电系统过载运行，易被烧毁； （3）与光伏发电系统连接的电路仍会带电，对检修人员造成危险，降低电网的安全性； （4）对孤岛进行重合闸操作时会导致该线路再次跳闸，还有可能损坏光伏发电系统和其他设备。 因此，光伏并网逆变器具有孤岛检测和反孤岛的功能是很有必要的。 2. 孤岛检测 检测孤岛效应的方法有很多种，主要分为两种：被动检测和主动检测。 被动检测就是光伏并网逆变器检测与电网连接处的电网电压或频率的异常来检测孤岛效应。 主动检测是有意的引入一些扰动信号，来监控系统中的电压、频率和阻抗的相应变化，以确定电网的存在与否。 比较被动检测和主动检测的区别，被动检测的软件实现比较简单，但是检测范围有限，无法满足并网发电系统反孤岛保护安全标准的要求，因此我们选择用主动检测的方法；而主动检测可以使孤岛检测的盲区尽可能的小，孤岛检测比较有效，但是软件实现比较复杂，并且会使并网发电系统的发电效率有所降低。 国际上对反孤岛检测方案和响应时间没有明确的规定， IEEE Std.929[2]和IEEE Std.1547[3]根据孤岛效应发生时的具体情况推荐了不同的孤岛效应检测时间。表1为IEEE Std.1547[3]允许的孤岛效应检测时间。 n n n f 指电网电压的频率值。对于中国的单相市电，n f 为50Hz 。

22-信息孤岛解决方案

信息孤岛的解决方案 樊梦真 269779216@https://www.wendangku.net/doc/6310985366.html, 内容提要：产生信息孤岛的根本原因在于当前的软件设计模式存在问题，人们是先设计出数据结构各不相同的信息系统，然后再通过转化数据结构而实现互联互通，犹如火车通过换车轮而实现互通。火车之所以可以互通是因为火车是以标准化的钢轨为基础而设计。本文的独立数据库技术借鉴“以标准的钢轨为基础而设计火车”的“标准化模式”，通过“数据结构的标准化”及“数据的标准化”方式而从根本上避免信息孤岛问题的产生。 1.1火车的互联互通及机械零部件的互换性对信息系统设计的启示：标准化 火车之所以能够在全国各地互联互通，是因为全国的钢轨都是标准的，我国的各种火车都是以标准的钢轨为基础而设计的。机械零部件的互换性是机械中的一个非常重要特性。机械工程师在设计机械设备时都要尽量采用标准的零部件。火车的互联互通及机械零部件的互换性都是以“标准化”为基础。 然而，对IT行业的软件工程师而言，他们几乎没有标准的概念。软件设计人员在设计软件系统时几乎不考虑任何标准，各种信息系统中的数据完全由软件设计人员自己任意定义，其结果就是各种信息系统中的数据全是不标准、不规范的异构数据。 如果全国各地的火车钢轨都是不标准的，那么火车要在全国各地行驶，就必须不断地“换车轮”，火车换一次车轮需要80分钟。 当前的信息系统通过转换数据结构的方法实现互联互通就犹如火车“换车轮”。铁路交通以“钢轨的标准化”而从根本上避免了“铁路交通孤岛”问题的产生。如果各种信息系统的数据及数据结构也采用标准化的数据和数据结构，那么，也可以从根本上实现各种信息系统之间的互联互通！然而利用关系数据库技术，不可能使数据结构标准化、统一化。独立数据库（源于发明专利技术“医学信息的结构化存贮方法”）中的“事物信息表”可存贮各种各样的结构化数据，可以成为标准的数据结构表。 1.2以“数据结构的标准化”+“数据的标准化”而避免信息孤岛产生 从关系数据库的角度而言，产生信息孤岛的根本原因有两个，一是各个信息系统中的数据结构多种多样、各不相同，二是各个信息系统中的数据不标准、不规范，因此，当一个信息系统中的数据发送到另一个信息系统时，数据的接收方不能存贮、识别处理接收到的数据。当前解决信息孤岛、实现数据的共享交换的方法是：“转换数据结构，把数据转换为数据的接收方可以存贮、识别处理的形式”，例如BI、EAI、EDI、ETL、ESB等都是通用转换数据结构模式，犹如火车通过换车轮而实现互通。

孤岛检测知识部分文档

孤岛检测知识部分文档 1、IEEE孤岛检测标准 国际通行的光伏系统入网标准IEEE Std.2000-929以及分布式电站入网标准IEEE1547，都对并网逆变器孤岛检测功能做出了要求。 两种异常（公共点的频率和电压） 2000-929规定当公共点的频率在59.3~60.5（美国60hz工频）之外时，并网逆变器在6个周期内停止供电；在公共点电压异常下逆变器停止供电时间标准如表： 2、户用光伏系统国际检测标准对比：美国、英国、中国 我国的光伏系统并网技术要求（GB/T 19939-2005)规定光伏系统并网后的频率允许偏差值为正负0.5Hz，一旦超过，则应在0.2s内动作，即与电网断开。电压异常见下表。同时还规定，在电网的电压和频率恢复到正常范围后的20s~5min，光伏系统不应向电网送电。北美标准至少延迟5min，德国标准延迟20s。 3、检测通用电路和流程 检测电路：2000-929标准给出了一套标准的检测方法。测试电路主要由电网、rlc负载和并网逆变器以及电网隔离开关组成。检测点在电网隔离开关和负载开关之间。其中在选择RLC 参数时牵涉到电路品质因数Q值的选取问题，因为高Q值使电路有朝着并保持于谐振频率处工作的趋势。在使用频率扰动反孤岛检测时，Q值越高，频率漂移的困难越大。因此在进行反孤岛测试时，太小或太大的Q，值都是不实际和不可取的。IEEE Std 929工作组成员和十几位电网工程师经过讨论认为选取Q=2．5符合电网的实际情况。下图为基于逆变器的孤岛效应RLC型测试电路图，当电网隔离开关断开时，发电系统处于孤岛状态。 各国采用的测试电路都不尽相同，比如日本就采用电容补偿的单相感应电机带大惯性负载（某种程度与RLC负载等效）。而欧盟的ENS标准则采用0.5欧的电阻切投，测试对阻抗变化的

谐波及无功电流检测方法对比分析

谐波及无功电流检测方法对比分析 0 引言 APF补偿电流的检测不同于电力系统中的谐波测量。它不须分解出各次谐波分量，而只须检测出除基波和有功电流之外的总的高次谐波和无功畸变电流。难点在于准确、实时地检测出电网中瞬态变化的畸变电流，为有源电力滤波器控制系统进行精确补偿提供电流参考，这是决定APF性能的关键。目前文献已报道运行的三相APF中所使用的几种谐波电流检测方法，除了各自存在的难以克服的缺陷外，共同存在的问题是，由于是开环检测系统，故对元件参数和系统的工作状况变化依赖性都比较大，且都易受电网电压畸变的影响。对单相电路的谐波和无功电流的检测还存在实时性较差的缺点。 本文对目前有源电力滤波器中应用的畸变电流检测与控制方法进行了分析比较，在此基础上，针对APF中只须检测总的畸变电流，反向后注入系统，以抵消或补偿系统中畸变电流，使电网仅提供基波有功电流这一工作特点，从保证APF能最有效地工作出发，综合瞬时无功功率理论检测法的快速性和闭环电路的鲁棒性，提出了基于瞬时无功功率理论的闭环检测方案。从谐波及无功电流开环、闭环检测电路抽象出检测电路的本质（本文称为统一模型），在此基础上，给出了检测电路的优化设计方案，研究了检测系统中等效低通滤波器的阶数与截止频率对检测精度与快速性的影响，推导了统一模型下闭环检测电路的实现。最后，通过实验加以验证。 1 基波幅值检测原理 设单相电路中的电源电压为 u s= U sin t（1） 非线性负荷电流为 i L(t)=i f(t)＋i h(t)=i fp(t)＋i fq(t)＋i h(t)=i fp(t)＋i c(t)（2） 式中：i f(t)为i L(t)的基波电流； i h(t)为i L(t)中高次谐波电流； i fp(t)，i fq(t)分别为基波电流的有功分量和无功分量； i c(t)为要补偿的谐波和无功电流之和，称为畸变电流。 因为，负荷电流中的基波有功分量必定是一个初相角与电网电压相同，角频率为基波角频率ω的正弦波，所以，我们可以设负荷电流的基波有功分量为 i fp(t)=A sin t（3） 若能求出A的大小，则可由式（3）得出基波有功电流的表达式。

信息孤岛解决方案

信息孤岛的解决案 容提要：产生信息孤岛的根本原因在于当前的软件设计模式存在问题，人们是先设计出数据结构各不相同的信息系统，然后再通过转化数据结构而实现互联互通，犹如火车通过换车轮而实现互通。火车之所以可以互通是因为火车是以标准化的钢轨为基础而设计。本文的独立数据库技术借鉴“以标准的钢轨为基础而设计火车”的“标准化模式”，通过“数据结构的标准化”及“数据的标准化”式而从根本上避免信息孤岛问题的产生。 1.1火车的互联互通及机械零部件的互换性对信息系统设计的启示：标准化 火车之所以能够在全国各地互联互通，是因为全国的钢轨都是标准的，我国的各种火车都是以标准的钢轨为基础而设计的。机械零部件的互换性是机械中的一个非常重要特性。机械工程师在设计机械设备时都要尽量采用标准的零部件。火车的互联互通及机械零部件的互换性都是以“标准化”为基础。 然而，对IT行业的软件工程师而言，他们几乎没有标准的概念。软件设计人员在设计软件系统时几乎不考虑任标准，各种信息系统中的数据完全由软件设计人员自己任意定义，其结果就是各种信息系统中的数据全是不标准、不规的异构数据。 如果全国各地的火车钢轨都是不标准的，那么火车要在全国各地行驶，就必须不断地“换车轮”，火车换一次车轮需要80分钟。 当前的信息系统通过转换数据结构的法实现互联互通就犹如火车“换车轮”。铁路交通以“钢轨的标准化”而从根本上避免了“铁路交通孤岛”问题的产生。如果各种信息系统的数据及数据结构也采用标准化的数据和数据结构，那么，也可以从根本上实现各种信息系统之间的互联互通！然而利用关系数据库技术，不可能使数据结构标准化、统一化。独立数据库（源于发明专利技术“医学信息的结构化存贮法”）中的“事物信息表”可存贮各种各样的结构化数据，可以成为标准的数据结构表。 1.2以“数据结构的标准化”+“数据的标准化”而避免信息孤岛产生 从关系数据库的角度而言，产生信息孤岛的根本原因有两个，一是各个信息系统中的数据结构多种多样、各不相同，二是各个信息系统中的数据不标准、不规，因此，当一个信息系统中的数据发送到另一个信息系统时，数据的接收不能存贮、识别处理接收到的数据。当前解决信息孤岛、实现数据的共享交换的法是：“转换数据结构，把数据转换为数据的接收可以存贮、识别处理的形式”，例如BI、EAI、EDI、ETL、ESB等都是通用转换数据结构模式，犹如火车通过换车轮而实现互通。

并网逆变器的电流控制方法

并网逆变器的电流控制方法敬德，1140319060；凯，1140319070；指导老师：王志新（交通大学电气工程系，，200240） 摘要：并网逆变器是光伏发电系统的一个核心部件，其控制技术一直是研究的热点。其使用的功率器件属于电力电子设备，它们固有特性会对系统产生不利的影响，为了防止逆变器中的功率开关器件处于直通状态，通常要在控制开关管的驱动信号中加入死区，这给逆变器输出电压带来了谐波，对电网的电能产生污染。本文对传统的控制方法重复控制、传统的PI控制、dq轴旋转坐标控制、比例谐振控制进行了总结分析，并比较了它们的优缺点。 关键词：并网逆变器，重复控制，传统的PI控制，dq轴旋转坐标控制，比例谐振控制 0引言 随着现代工业的迅速发展，近年来全球围包括煤、石油、天然气等能源日益紧缺，全球将再一次面临能源危机，同时，这些燃料能源的应用对我们所生活的周围环境产生了严重的影响。环境问题受到了人们的广泛关注，为了解决能源紧缺以及环境污染问题，寻找可再生能源是解决这一问题的有效方式。太阳能因其清洁，无污染的优势受到了人们的青睐，太阳能光伏发电是目前充分利用太阳能资源的主要方式之一。太阳能发电主要有单独运行和并网运行两种模式，其中并网运行发展速度越来越快，应用的规模也愈来愈大[1]。逆变器是光伏发电系统中的关键部件，逆变器的工作原理是通过IGBT、GTO、GTR等功率开关管的导通和关断，把直流蓄电池电能、太阳能电池能量等变换为电能质量较高的交流电能，可以把它看成是一种电能转换设备。功率开关管的开关频率一般都比较高，因此利用它们进行电能转换的效率也比较高，但有一个很大的缺点是由它们组成的逆变系统的输出电能却不理想，其输出的波形中包含了很多对电能质量产生不利的方波，而很多场合都要求其输出的是一定幅值和频率的正弦波，所以要寻找更好的控制策略来提高逆变器的电能质量，让

并网逆变器电流控制方法

并网逆变器的电流控制方法陈敬德，1140319060；杨凯，1140319070；指导老师：王志新（上海交通大学电气工程系，上海，200240） 摘要：并网逆变器是光伏发电系统的一个核心部件，其控制技术一直是研究的热点。其使用的功率器件属于电力电子设备，它们固有特性会对系统产生不利的影响，为了防止逆变器中的功率开关器件处于直通状态，通常要在控制开关管的驱动信号中加入死区，这给逆变器输出电压带来了谐波，对电网的电能产生污染。本文对传统的控制方法重复控制、传统的PI控制、dq轴旋转坐标控制、比例谐振控制进行了总结分析，并比较了它们的优缺点。 关键词：并网逆变器，重复控制，传统的PI控制，dq轴旋转坐标控制，比例谐振控制 0引言 随着现代工业的迅速发展，近年来全球范围内包括煤、石油、天然气等能源日益紧缺，全球将再一次面临能源危机，同时，这些燃料能源的应用对我们所生活的周围环境产生了严重的影响。环境问题受到了人们的广泛关注，为了解决能源紧缺以及环境污染问题，寻找可再生能源是解决这一问题的有效方式。太阳能因其清洁，无污染的优势受到了人们的青睐，太阳能光伏发电是目前充分利用太阳能资源的主要方式之一。太阳能发电主要有单独运行和并网运行两种模式，其中并网运行发展速度越来越快，应用的规模也愈来愈大[1]。逆变器是光伏发电系统中的关键部件，逆变器的工作原理是通过IGBT、GTO、GTR等功率开关管的导通和关断，把直流蓄电池电能、太阳能电池能量等变换为电能质量较高的交流电能，可以把它看成是一种电能转换设备。功率开关管的开关频率一般都比较高，因此利用它们进行电能转换的效率也比较高，但有一个很大的缺点是由它们组成的逆变系统的输出电能却不理想，其输出的波形中包含了很多对电能质量产生不利的方波，而很多场合都要求其输出的是一定幅值和频率的正弦波，所以要寻找更好的控制策略来提高逆变器的电能质量，让其输出各项性能指标都满足要求的波形。目前所用的逆变器可以分为以下两类：一类是恒压恒频逆变器，这类逆变器在各种电源持续供电的领域应用广泛，它能够输出电压幅值和频率都是特定值的交流正弦波，简称CVCF 逆变器。第二类是变压变频逆变器，这种逆变器主要用在电动机的调速系统中，它能够输出特定的幅值电压和频率，简称VVVF 逆变器[2]。 本文将对并网逆变器的几种常见控制方法进行总结，如传统的PI控制、基于dq 旋转坐标系的控制、重复控制及比例谐振控制。给出了框图和数学模型，并指出了它们各自的优缺点。 1重复控制 1.1重复控制思想 重复控制是基于内模原理的一种控制方法。所谓内模原理，即在一个闭环调节系统中，在其反馈回路中设置一个内部模型，使该内部模型能够很好的描述系统的外部特性，通过该模型的作用可使系统获得理想的指令跟踪特性，具有很强的抗干扰能力

基于无功电流控制的并网逆变器孤岛检测

2017年8月电工技术学报Vol.32 No. 16 第32卷第16期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Aug. 2017 DOI: 10.19595/https://www.wendangku.net/doc/6310985366.html,ki.1000-6753.tces.160872 基于无功电流控制的并网逆变器孤岛检测 沈虹周文飞王怀宝伞国成郭小强 （燕山大学电气工程学院秦皇岛 066004） 摘要孤岛检测技术是并网逆变器运行所必须具备的关键技术。传统有源孤岛检测方法注入的扰动影响电能质量。为了解决该问题，提出一种基于无功电流控制的孤岛检测方法，通过控制无功电流使其产生的频率偏移方向与有功电流产生的频率偏移方向一致，使电网断开后频率迅速超过所设置的阈值而检测出孤岛，并对其进行量化分析，使孤岛算法在无检测盲区的基础上尽可能地减小对电网的影响。根据IEEE Std.1547测试标准对提出的方法进行仿真和实验验证。结果表明，提出的孤岛检测方法可以快速有效地检测到孤岛的发生，验证了提出方法的有效性。 关键词：并网逆变器频率偏移正反馈检测盲区 中图分类号：TM46 Islanding Detection for Grid-Connected Inverter Based on Reactive Current Control Shen Hong Zhou Wenfei Wang Hauibao San Guocheng Guo Xiaoqiang （Department of Electrical Engineering Yanshan University Qinhuangdao 066004 China）Abstract The islanding detection technology is necessary for grid connected inverter. The conventional active islanding detection methods have negative impacts on power quality due to the disturbance injection. In order to solve the problem, a new islanding detection algorithm based on reactive current control is proposed. As a result, the frequency offset direction by the reactive current is the same as that by the active current. The frequency will exceed the detection threshold quickly and the islanding can be detected after grid disconnection. Islanding detection was quantitatively analyzed to reduce the negative impacts on grid without non-detection zone. Simulation and experiment are carried out according to IEEE Std. 1547. The results reveal that the proposed method can quickly detect the islanding, which verify the effectiveness of the proposed method. Keywords：Grid-connected inverter, frequency shift, positive feedback, non-detection zone 0引言 近年来，分布式发电（Distributed Generation, DG）技术在世界各国快速发展。分布式发电技术不仅清洁环保、经济高效，而且供电可靠，能够提高整个电力系统的稳定性和灵活性，更减少了远距离输电造成的电能损耗，提高了整个电力系统的利用率和稳定性[1]。随着分布式发电系统渗入电网的程度日益加深，一旦电网出现故障，分布式发电系统与负载形成孤岛的概率就会增大，孤岛现象的存在会对用电设备和人生安全造成伤害[2]。因此，分布式发电系统在并网运行时必须具备孤岛检测功能，对开展孤岛检测研究具有重要意义。 孤岛检测方法大致分为三种[3-5]：基于通信的检测方法、无源检测方法和有源检测方法[6-9]。基于通 河北省自然科学基金项目（E201620315，E2015203407）、河北省引进留学人员资助项目（CL201622）和燕山大学青年教师自由研究计划课题（15LGB011）资助。 收稿日期 2016-06-12 改稿日期 2016-12-26

第五章--单相并网逆变器

第5章单相并网逆变器 后级的DC- AC部分，采用单相全桥逆变电路，将前级 DC- DC输出的400V 直流电转换成220V/50Hz 正弦交流电，完成逆变向电网输送功率。光伏并网逆变器实现并网运行必须满足要求：输出电压与电网电压同频同相同幅值，输出电流与电网电压同频同相（单位功率因数），而且其输出还应满足电网的电能质量要求，这些都依赖于逆变器的有效并网控制策略。 光伏并网逆变器拓扑结构 按逆变器主电路的拓扑结构分类，主要有推挽逆变器、半桥逆变器和全桥逆变器。 5.1.1推挽式逆变电路 推挽式逆变电路由两只共负极的功率开关元件和一个原边带有中心抽头的升压变压器组成。它结构简单，两个功率管可共同驱动，两个开关元件的驱动电路具有公共地，这将简化驱动电路的设计。 U 图5-1 推挽式逆变器电路拓扑 推挽式电路的主要缺点是很难防止输出变压器的直流饱和，另外和单电压极性切换的全桥逆变电路相比，它对开关器件的耐压值也高出一倍。因此适合应用于直流母线电压较低的场合。此外，变压器的利用率较低，驱动感性负载困难。推挽式逆变器拓扑结构如图5-1 所示。 5.1.2半桥式逆变电路 } 半桥式逆变电路使用的功率开关器件较少，电路结构较为简单，但主电路的交流输出电压幅值仅为输入电压的一半，所以在同等容量条件下，其功率开关的额定电流要大于全桥逆变电路中功率元件额定电流，数值为全桥电路的2 倍。由于分压电容的作用，该电路具有较强的抗电压输出不平衡能力，同时由于半桥

式逆变电路控制较为简单，且使用元件少、成本低，因此在小功率等级的逆变电源中常被采用。其主要缺点是直流侧电压利用率低，在同样的开关频率下电网电流的谐波较大。 图5-2 半桥式逆变器电路拓扑 5.1.3全桥式逆变电路 全桥逆变电路可以认为是由2 个半桥逆变电路组成的，在单相电压型逆变电路中是应用最多的电路，主要用于大容量场合。在相同的直流输入电压下，全桥逆变电路的最大输出电压是半桥式逆变电路的2 倍。这意味着输出功率相同时，全桥逆变器的输出电流和通过开关元件的电流均为半桥式逆变电路的一半。 本文采用的是单相全桥式逆变器，其拓扑结构如图5-3 所示，它结构简单且易于控制，在大功率场合中广为应用，可以减少所需并联的元件数。其不足是要求较高的直流侧电压值。 图5-3 单相全桥逆变器电路拓扑 光伏并网逆变器的控制 光伏并网逆变器按控制方式分类，可分为电压源电压控制、电压源电流控制、电流源电压控制和电流源电流控制四种方法。以电流源为输入的逆变器，其直流侧需要串联大电感提供稳定的直流电流输入，但由于此大电感往往会导致系统动态响应差，因此当前大部分并网逆变器均采用以电压源输入为主的方式，即电压型逆变器。采用电压型逆变主电路，可以实现有源滤波和无功补偿的控制，在实际中已经得到了广泛的研究和应用，同时可以有效地进行光伏发电、提高供电质