一種光伏并網(wǎng)系統無(wú)功擾動(dòng)孤島檢測方法

摘要：孤島檢測是并網(wǎng)光伏逆變器的必備功能。分析了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統無(wú)功擾動(dòng)孤島檢測的原理以及傳統無(wú)功擾動(dòng)孤島檢測的實(shí)現方法，并在此基礎上提出一種單雙向混合無(wú)功功率擾動(dòng)(Mixed Unidirectional and Bidirectional Reactive Power Variation，簡(jiǎn)稱(chēng)MUBRPV)的孤島檢測方法。該方法在光伏發(fā)電系統正常運行時(shí)逆變器向電網(wǎng)施以小幅度正負雙向無(wú)功電流擾動(dòng)，期間檢測到網(wǎng)壓頻率偏差后，快速確定電流正饋擾動(dòng)方向，并開(kāi)始無(wú)功電流單向正饋擾動(dòng)。實(shí)驗驗證表明該方法不僅能及時(shí)檢測出孤島狀態(tài)，無(wú)盲區，而且能將孤島檢測對電網(wǎng)的不良影響降到最低。
關(guān)鍵詞：逆變器；孤島檢測；光伏并網(wǎng)

1 引言
光伏發(fā)電系統在公共電網(wǎng)發(fā)生故障斷電時(shí)，仍孤立向本地負載供電的運行現象稱(chēng)為孤島?，F有孤島檢測方法主要有被動(dòng)檢測法和主動(dòng)檢測法。其中，主動(dòng)檢測法從實(shí)施的可靠性和可操作性來(lái)看，主要有移頻控制法和功率擾動(dòng)法兩種。移頻控制造成了并網(wǎng)電流波形畸變，對電能質(zhì)量影響大；功率擾動(dòng)法分為有功擾動(dòng)法、無(wú)功擾動(dòng)法及兩者結合法。這里在分析光伏網(wǎng)發(fā)電系統無(wú)功擾動(dòng)孤島檢測原理及傳統無(wú)功擾動(dòng)孤島檢測實(shí)現方法的基礎上，提出一種MUBRPV孤島檢測方法。并最終用實(shí)驗驗證了該方法的可行性。

2 光伏并網(wǎng)系統無(wú)功擾動(dòng)孤島檢測原理
圖1示出正常并網(wǎng)和孤島運行時(shí)光伏并網(wǎng)系統的功率流圖，斷路器模擬孤島現象的發(fā)生，系統負載采用RLC并聯(lián)形式。正常并網(wǎng)運行時(shí)，光伏系統和電網(wǎng)同時(shí)向負載供電。當電網(wǎng)出現故障，即網(wǎng)側斷路器斷開(kāi)后，光伏系統獨立向負載供電。若光伏系統輸出功率與負載功率近似匹配，則公共耦合點(diǎn)電壓uPCC幅值和頻率仍將維持在正常運行范圍內，光伏系統無(wú)法檢測到電網(wǎng)斷開(kāi)故障，從而形成孤島運行。

正常并網(wǎng)運行時(shí)，uPCC等于電網(wǎng)電壓uG，角頻率為電網(wǎng)角頻率ω。孤島運行時(shí)，uPCC等于逆變器輸出電流與本地負載阻抗的乘積。當孤島發(fā)生時(shí)，LC并聯(lián)阻抗ZLC為光伏系統角頻率ω1的函數：

由式(4)可知，當孤島發(fā)生時(shí)，ω1與P1，Q1及負載性質(zhì)有關(guān)。若Q1為負，表明負載為容性負載，孤島效應發(fā)生時(shí)ω1將下降，反之ω1將上升。由于負載無(wú)功需求在一定的電壓幅值和頻率條件下不變，通過(guò)對逆變器輸出的無(wú)功進(jìn)行擾動(dòng)，破壞光伏系統與負載間的無(wú)功功率平衡，使頻率發(fā)生變化，直至超出逆變器正常頻率運行范圍進(jìn)行保護，達到孤島檢測的目的，這是光伏并網(wǎng)系統無(wú)功擾動(dòng)孤島檢測法基本原理。