PEK-510模塊之單相逆變器之孤島保護

寫在前面的話：孤島效應是指電網因電氣故障、人為誤操作或自然災害等原因中斷供電時，分布式發(fā)電系統(tǒng)未能檢測出停電狀態(tài)而脫離電網，繼續(xù)向電網與周圍負載提供電能所形成的不受大電網   監(jiān)控的自發(fā)供電狀態(tài)。孤島效應中非計劃性孤島由于危險性較大，是不允許發(fā)生的。 

在PEK-510單相光伏并網逆變器電路控制學習的基礎上，本期將利用單相光伏并網變換器通過主動頻率偏移檢測，調整偏移角度使頻率超出系統(tǒng)所設定范圍的方式實現(xiàn)孤島保護的功能進行教學與分析，為老師提供相關實驗與教學資源參考。PEK-510模組圖如圖所示。

PEK-510單相光伏并網逆變器

PEK-510模組介紹：

PEK-510 為單相光伏逆變器模組(Single Phase PV Inverter Module)，模組實物照片如圖1 所示，主要兩級組成，前級為升壓式轉換器(Boost Converter)，后級為單相全橋逆變器(Single Phase Inverter)，同時還具有主要變量的檢測和DSP控制功能部分。該模組實驗目的是為使用者提供基于DSP控制的電力變換器學習平臺，即借助 PSIM 軟件完成仿真和實驗。第一實驗者可以在PSIM上建立模擬（連續(xù)）仿真電路，以學習電力變換器的原理、分析和功能設計；第二將電力變換器的控制轉化去數字（離散）仿真部分，進行仿真研學；第三借助DSP芯片內部所具有的A/D轉化器、數據處理和PWM信號生成功能，再次進行數字（離散）仿真；第四通過PSIM 之 C代碼生成功能，將控制部分生成C代碼；最后將生成的C代碼下載于PEK-510的DSP之中，以備實物實驗。這樣設計的最大優(yōu)點方便實驗者能夠快速完成DSP對變換器主電路的控制。

進行實驗除需要PEK-510 模組外，仍需配置PEK-005A(輔助電源)和 PEK-006 (JTAG 下載器)等，并在 PTS-5000 的實驗平臺上完成。

PTS-5000 實驗平臺

單相光伏并網逆變器組成

單相光伏并網逆變器實驗系統(tǒng)組成如圖3所示，即主要由DC電源、單相逆變電路、交流電源、檢測單元模塊和DSP數據采集、處理及PWM信號模塊組成。

單相光伏并網逆變器孤島控制方案

單相光伏并網逆變器孤島控制需要以下控制部分：（1）鎖相環(huán)控制；（2）逆變電壓電流雙環(huán)控制；（3）主動頻率偏移孤島檢測控制。具有孤島保護的單相逆變器并網控制框圖如圖4所。下面對實現(xiàn)單相光伏并網逆變器孤島保護控制的主要控制單元進行分析、討論。

（１）鎖相環(huán)（PLL）

鎖相環(huán) (phase locked loop)是一種利用相位同步產生的電壓，去調諧壓控振蕩器以產生目標頻率的負反饋控制系統(tǒng)。根據自動控制原理，這是一種典型的反饋控制電路，利用外部輸入的參考信號控制環(huán)路內部振蕩信號的頻率和相位，實現(xiàn)輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤。鎖相環(huán)通常由鑒相器（PD，Phase Detector）、濾波器（LF，Loop Filter）和壓控振蕩器（VCO，Voltage Controlled Oscillator）3部分組成。鎖相環(huán)實現(xiàn)框圖如圖5所示。

（２）單相逆變器控制模型

逆變控圖如圖6所示，