1.过/低电压和高/低频率检测
一般所有并网逆变器都具备过/低压和高/低频保护电路，一旦公共耦合点的频率和电压幅值超过阐值范围，逆变器将受保护而停止运行。图5一2为逆变器并网运行示意图，断路器闭合时，逆变器向a点提供的功率为P十jQ，负载得到功率为PLOad+jQLoad，电网提供的功率为△P+j△Q，则有式5.1和5.2:(Va为a点电压)1231
二尸+△尸=VaZ/R
·Q十姆·vuZ【仔此)一，一环七1 (5.1) (5.2) 压器电网
图5一2逆变器并网示意图
一旦电网发生故障或失电时，由方程(5.)1和(5.)2表明，当逆变器输出的有功功率和负载所需的有功功率不平衡时，负载电压将变化直到其达到平衡，从而激活过、欠压保护电路。同理，若其有功功率平衡，而无功功率不平衡时，负载频率将变化直到平衡而激活过、欠频保护电路。当有功功率和无功功率均不平衡时，负载电压和频率都将变化而激活过、欠压和过、欠频保护电路。但是，当逆变器输出的功率和负载所需的功率平衡时，则会因为系统电压及频率变动过小，而导致过/低压和高/低频保护电路失效。
2.电压相位突变检测
相位突变检测法是检测逆变器终端电压和其输出电流之间相位的差异来检测孤岛效应的方法。电网连接时，电流源型逆变器检测a点电压Va的过零点，使输出电流波形与电网电压同步(通常由锁相环来完成)。对于电流源型逆变器，电网断开后，va不再被电网电压所固定，而逆变器输出电流1是固定的，它一直跟随逆变器内部的控制系统所提供的波形。1和va仅仅在va的过零点发生同步，在过零点之间，逆变器工作在开环状态。由于短时间内频率没有发生变化，负载的相位与系统断开前相同，因此va必然要跳变到新的相位。在va的下一个过零点，Va与输出电流之间的相位差即可被用来检测孤岛。如果相位差大于阂值，控制器可以断开断路器使逆变器停止工作。
3.电压谐波检测
逆变电源监视电压av的谐波含量(TH)D，如果其谐波含量超过某个阐值，则使逆变器停止工作.正常情况下，电网可以看作是一个稳定的无穷大的电压源，为负载提供低失真(THD、0)的正弦电压，线性负载得到一个不失真的正弦电流。
电网连接时，逆变器产生的电流谐波将通过图5一2的结点a流入整个并网系统网络，而此并网系统网络为低阻网络。谐波电流一般比较小，系统阻抗低，va的THD通常低于可检测点。电网断开后，逆变电源产生的谐波电流将会流入负载，负载阻抗通常要比系统阻抗大得多，谐波电流与负载阻抗相乘，va将产生比较大的谐波。逆变器通过检测电压谐波含量活谐波变化量来判断是否处于孤岛状态。
5.3.2主动检测方法
主动检测法的思想是在逆变器的控制信号中加人很小的电压，频率或相位扰动信号，然后检测逆变器的输出。如果逆变器与电网相连则扰动信号的作用很小，而当孤岛效应发生时，扰动信号的作用就会显现出来，当输出变化超过规定的门限值则检测出孤岛效应的发生。主动检测的方法主要有以下几种:
1.阻抗检测法
主动式阻抗测量法是周期地在电流幅值上加一些小的扰动，通过检测这些扰郑州大学硕士学位论文第五章太阳能并网发电系统的孤岛效应与防止策略动在电网电压上的响应来判断是否存在孤岛效应。此方法适合于电流源输出型并网逆变器。当电网正常时，由于电网的存在，整个并网系统的阻抗非常小，电流幅值的扰动不会造成电网电压幅值的扰动。当电网断开时，由于负载阻抗比较大，电流幅值的扰动就会造成负载电压较大的变化，通过检测这个电压幅值的变化，就能判断出是否存在孤岛。
2.频率或相位偏移法
频率偏移法主要思想是逆变器输出在每周期和电网的上升沿锁相的同时，实时调整频率，f由电网频率fo加上一个小的偏移量得到。在正常并网工作时，图5一2公共连接点va的电压波形由电网电压决定，所以逆变
输出的频率基本上保持fo加上一个偏置值不变，如果孤岛效应发生，逆变器检测到的电网频率不再是稳定的fo，而是以逆变器上周期发出的逆变输出波形的频率为参考，再加上一个偏置，这样几个周期之后的逆变器输出波形的频率将不断偏移，直至超出频率闽值范围而被检测出孤岛效应，这种方法称为频率偏移法。
3.输出电压扰动法
输出电压扰动法是指逆变器在并网过程中，控制系统通过程序使得逆变输出电压每隔几个周期的正常电压之后，输出一个比正常电压值高的电压波形，使输出电压按一定的规律高低变化，当并网正常时，通过并网公共点ya检测回来的电压为市电电压，此电压值是基本稳定的。一旦出现孤岛状态，从va点检测到电压为逆变器输出电压，也按前述控制规律高低变动，即可判断出孤岛状态，从而及时退出并网工作。
4.无功补偿法
将并网逆变器中引入无功补偿技术，利用可调节的无功功率输出实现孤岛检测。系统正常并网运行时，负载端电压受电网电压钳制，而基本不受逆变器输出的无功功率的影响。而当系统进入孤岛状态时，一旦逆变器输出的无功功率和负载需求不匹配，负载电压幅值或者频率将发生变化。由于逆变器输出的无功电流可调节，而负载无功需求在一定的电压幅值和频率条件下是不变的，因此将逆变器输出设定为对负载的部分无功补偿或波动补偿可避免系统在孤岛条件下的无功平衡，从而使得负载电压或者频率持续变化达到可检测闽值，最终确定孤岛的存在。
5.3.3本设计所采用的孤岛检测方法
本设计采用自适应逻辑频率偏移法进行孤岛保护，自适应逻辑频率偏移技术它以一般频率偏移技术为基本扰动工具，必要时再叠加一新的偏移量。一般频率偏移算法表达式如式5.3:网
口p‘【KI一万·Tave一T区一1 TIK一1](5。3)
其中6Ps〔Kl为逆变器输出电流和所采样电网电压之间的相位差，T[K一11为 测得的上一电压周期的周期值，Tave为前面N个电压周期的平均值如式5.4。 T。ve_上勺，TI‘1 N‘牟_。(5.4)
在此算法中，前N/2个电压周期的平均值作为下一个电流周期的周期值。从第K个周期开始，接下来的N个电压周期内，如果孤岛情况发生将有下列关系式5.5成立:
0搜Ps·△T>0(5.5)
其中:△T.Taev一兀j+1，j二k一1，k，一，k+N一1，6nPs如式5.6中定义。若在N个周期内式5.5情况发生的概率P大于0.5，6PS将引入一新的相位偏移叠加量如下:(其中Tave保持不变)
份，‘，印5+△0[k]
△雄1一△伞一1]+0·sgn砂乃 (5.6) (5.7)
60为很小的相位常数，且第一个相位偏移叠加量△6【1」0=。在此过程中，检测每N/2个周期的平均值，如果连续两次相临两个N/2个周期的平均值之差小于常量“或式5.5发生的概率P小于0.5(P值每N个周期检测一次)，则置60【K]二0，且Tave更新为最新的N个周期的平均值。该算法的流程图如图5一3所示。
自适应逻辑频率偏移技术在孤岛效应发生时通过正反馈相位偏移叠加，可以快速地使频率超出欠、过频额定范围而触发欠、过频硬件保护电路，从而能够有效地防孤岛。并且在正常并网状态下维持很小的频率偏移量，相对一般频率偏移技术不仅提高了孤岛检测的速度和精度，也提高了输出功率的质量四。
图5-3程序流程图
第六章总结
本文对光伏并网逆变系统进行了理论分析和探讨，完成了3Kw光伏并网逆变器软件和硬件的设计及调试，并实现了并网运行，取得了良好的效果。
本光伏并网逆变器属于单相工频隔离型，其主逆变电路采用全桥逆变结构，逆变过程中4个开关管有4种有效的组合状态。
选用Tl公司的T邓320LF2407作为主控芯片。采用电流源输出的控制方式产生SP侧波。并实现光伏并网逆变系统的孤岛保护。
本文也对整个光伏并网逆变系统电磁兼容性设计进行了分析研究，并取得良好的效果。 参考文献
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郑州大学硕士学位论文致谢 致谢
本论文是在导师张宇翔副教授和郭敏副教授的精心指导下完成的。三年来，从论文的选题、课题开展直至论文完成的全部过程中张老师和郭老师都给了我无微不至德关怀和悉心指导。他们崇高的道德品质、渊博的专业知识、严谨的学术作风、忘我的工作态度将激励我的一生。他们在日常生活中对我的言传身教同样也令我终生难忘。在此，谨向张老师和郭老师致以衷心的感谢和诚挚的敬意。
感谢杨雷教授和郑国恒副教授等系里其他老师在我学习期间给我的指导和帮助。
感谢朱炜锋师兄和张明昌师兄在项目学习过程中给予的大力帮助1感谢实验室的张宇、凌飞、宁蕴菲等在生活和学习上对我的帮助。感谢一起工作学习的杨洁、李秀红、薛冰、李自双等，和你们分享的不仅仅是学习的进步，同时还有生活中的快乐。
感谢我的全家人，感谢他们这么多年对我在精神上的鼓励和生活上的照顾，使我得以专心完成学业。 衷心感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家! 最后，感谢关心和帮助过我的每一个人。 肖巧景 2007年5月
攻读硕士学位期间发表的论文
1.肖巧景，张宇翔，郭敏一种新的频率偏移技术在光伏并网发电系统孤岛检测 中的应用.现代电子技术，207:1，第107一108页__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
