[实用新型]一种微电网孤岛运行检测装置

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及微网技术领域，主要是一种微电网孤岛运行检测装置，其属于新 能源发电与控制系统及电力电子的交叉技术领域。

(二)背景技术

随着分布式发电由独立发电模式逐渐转变为并网发电模式，孤岛问题也日益突 显。所谓的孤岛效应是指当出现事故、故障或是维修停电等其他原因而造成供电系统不能 进行工作时，分布式并网发电系统由于不能有效及时地检测出供电系统的停电状态而不能 及时地与电网切断，从而造成逆变器给周围的用电设备不断地持续供电的电气现象。孤岛 效应不仅会对整套配电系统以及用户端的设备造成很大的危害，同时也会对人自身造成伤 害，因此孤岛检测具有十分重要的意义。

传统的孤岛效应检测技术根据检测方式的不同可以被划分为两大类：被动式和主 动式。被动式检测技术通过监测公共耦合点(PCC)处的电压、相位、频率和谐波的变化来判 断孤岛效应的发生，虽然被动式方法易于实现，但这种方法存在较大的检测盲区。主动式检 测技术是指在系统中主动地加上一定的扰动信号，如有功/无功电流、相位、频率或是有功/ 无功功率等。当孤岛发生时，这些扰动将会使PCC处的电压幅值、频率或是谐波发生变化，直 至超出正常范围，从而检测出孤岛。虽然主动式检测法的检测盲区很小，但是这些扰动信号 会对系统正常运行时的电能质量造成影响。同时在实际中，电网也会出现短时的暂态现象， 如电网电压幅值发生变化，在这种伪孤岛的情况下，传统的孤岛检测方法有可能会出现误 操作。既能快速准确地检测出孤岛，又不会对电能质量造成破坏，是对孤岛检测的基本要 求。

(三)实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服目前被动式与主动式孤岛检测法存在的不足，提供 一种微电网孤岛运行检测装置。该装置结构简单，具有非破坏性和无盲区检测等特点，同时 能够有效地避免伪孤岛情况下的误操作。

本实用新型的技术方案：一种微电网孤岛运行检测装置，其特征在于它包括DSP (DigitalSignalProcessing——数字信号处理器)控制芯片、采样调理电路、PWM(Pulse WidthModulation——脉宽调制)隔离驱动电路、DA数模转换电路、电源单元、通信单元、扩 展电路单元和电压电流保护电路单元；其中，所述DSP控制芯片分别与采样调理电路、PWM隔 离驱动电路、DA数模转换电路、电源单元、通信单元、扩展电路单元和电压电流保护电路单 元均呈双向连接。

所述DSP控制芯片单元采用的数字信号处理器是美国TI德州仪器公司的 TMS320F2812芯片。

所述PWM隔离驱动电路采用TI公司的SN74LVCC3245，将PWM信号的3.3V电平转换为 5V电平，然后将5V电平的PWM信号输入隔离驱动单元，再驱动IGBT。

本实用新型的工作方法：

(1)光伏系统以三相三线制形式与电网连接，忽略零序分量。提取光伏系统的正、 负序电压分量；

(2)将三相输入电压变换到dq坐标系下，作为锁相环的输入信号，得到光伏系统下 单同步坐标系软件锁相环的控制模型；

(3)引入100Hz的交流量作为电流扰动量，通过负序电压反馈不断增大电压不平衡 度，得到加入扰动后的并网逆变器的参考电流；

(4)通过检测PCC点的负序电压来判断孤岛是否发生；

所述步骤(1)中提取光伏系统的正、负序电压分量的算法为：

为实现上述正负序分量的分解运算，考虑到复变量中虚部j相对于实部的90°偏 移，可以通过带90°滞后的滤波器和恒定比例增益来实现。

所述步骤(2)中将三相输入电压变换到dq坐标系下，作为锁相环的输入信号，得到 光伏系统下单同步坐标系软件锁相环的控制模型，即：

将三相输入电压u_ga、u_gb、u_gc变换到同步旋转dq坐标系下，得到交流电压的直流分 量u_d、u_q；将q轴分量额定值与u_q作差，得到偏差，经PI调节后，与额定角频率ω₀相加，得到实 际角频率，最后经积分得到相位角θ，即电网电压的相位角，得到锁相环的控制模型。