反孤岛和智能电网保护.doc
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1、反孤岛和智能电网保护防孤岛保护对于确保并网能量收集系统在电网本身断电时切断与电网的连接至关重要。然而,识别电网中的功率损耗可能具有挑战性,需要能够在对电网中的正常波动的敏感性和对电网电力故障的响应性之间找到适当平衡的方法。构建并网逆变器的工程师可以利用关键设计方法和制造商提供的组件(包括ADI公司,飞思卡尔半导体公司,Microchip Technology公司,安森美半导体公司,TE Connectivity公司和德州仪器公司公司等)实现可靠的抗孤岛保护。 。小规模的能源收集可以提供大量的电力 - 足以满足个别建筑物的需求,并仍然将多余的电力输送回电网以获得信贷。然而,利用这种类型的分布式发
2、电,当太阳能电池阵列或风力涡轮机例如继续供电时,电网中的电力损失可能产生危险情况。在这种情况下,能量收集系统成为向无动力电网供电的岛屿。防孤岛保护提供了机制,旨在通过在电网变暗时断开能量收集系统和电网之间的连接来防止这些电力岛的出现。反孤岛保护非常重要,因此美国和其他拥有发达电网系统的国家需要具备反岛屿化的具体能力和规范。孤岛不仅会使公用事业维修人员处于危险之中,活跃的岛屿也会使恢复电网电力的过程复杂化。断电检测在许多情况下,确定电网何时断电可能是一项重大挑战。在对典型的并网能量收集系统进行随意检查时,电网的功率损失似乎很快就会明显(图1)。然而,在某些情况下,当电网断电时,本地负载可能会产生
3、导致有功和无功功率变化非常小的特性。结果,逆变器将不能检测到差异,因此将继续向无动力电网供电,从而导致孤岛状态。另一方面,当电网继续提供电力时反复断开连接的逆变器将减少其返回的电力量并且减少其所有者的收入机会。图1:如果电网电源出现故障,本地负载可能会屏蔽微型逆变器检测到的有功功率或无功功率的任何变化,从而导致孤岛运行,或者从能量收集源继续向电网输送电力。 (由Microchip Technology提供)逆变器无法检测电网功率损耗的一组条件称为非检测区(NDZ)。有效的反孤岛方法的目标是使用来自电网的某种形式的反馈来减少或理想地消除NDZ。用于减少NDZ的传统方法通常依赖于所谓的无源方法,其
4、中逆变器测量电网电压或频率。当测量的特性低于阈值时,逆变器确定存在孤岛状态,并且在继续为本地负载供电的同时将其自身完全关闭或从电网断开。最常见的被动反孤岛方法利用了逆变器的关键机制。在典型的逆变器设计中,数字电源控制器通常使用脉冲宽度调制器(PWM)来管理输出电压,以产生所需的交流波形(图2)。通过监测电网电压波形并测量其过零点,逆变器可以启动PWM输出周期的开始,以产生与电网保持同步的AC波形。图2:反孤岛方法侧重于分析交流波形生成和与网格同步的环境中的网格反馈。 (由Silicon Laboratories提供)为确保同步,设计人员可以将过零检测器与基于锁相环(PLL)的控制器结合使用,以
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