关于并网逆变器孤岛效应保护和低电压穿越的判断依据及功能介绍

第 1 页 共 6 页关于并网逆变器孤岛效应保护和低电压穿越的判断依据及功能介绍阳光电源股份有限公司2011.4 第 2 页 共 6 页一、 概述低电压穿越功能是指当电网电压跌落时并网逆变器能够正常并网一段时间， “穿越”这个低电压时间 (区域 )直到电网恢复正常；孤岛效应保护是指当电网断电时并网逆变器应立即停止并网发电，保护时间不超过 0.2秒。可以看出，孤岛效应保护与低电压穿越是相互矛盾的，两种功能不能同时并存，需要根据电站规模和要求进行选择，一般原则如下：对于小型光伏电站， 并网逆变器在电网中所占的容量较小， 对电网的影响较小， 在电网故障时不会对电网的稳定性产生实质性的影响， 所以应具备快速监测孤岛且立即断开与电网连接的能力，即此时并网逆变器应选择孤岛效应保护功能。对于大中型光伏电站，并网逆变器在电网中所占的容量较大，对电网的影响较大，在电网故障时不会对电网的稳定性产生实质性的影响， 所以应具备一定的低电压穿越能力，即此时并网逆变器应选择低电压穿越功能。我司大功率并网逆变器同时具有孤岛效应保护与低电压穿越功能， 在实际应用时可通过触摸屏菜单设臵，也可通过 RS485通讯方式由上位机进行远程设臵。二、 低电压穿越功能介绍如图 1所示，当并网点电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，并网逆变器必须保证不间断并网运行；并网点电压在图中电压轮廓线以下时，并网逆变器立即停止向电网线路送电。其中 T1=1秒， T3=3秒，也就是说，并网逆变器必须具有在电网电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行 1秒的低电压穿越能力， 如电网电压在轮廓线内能够恢复到额定电压的 90%时，并网逆变器必须保持并网运行。第 3 页 共 6 页图 1：大型和中型光伏电站的低电压耐受能力要求为了实现并网逆变器的低电压穿越功能， 并网逆变器需要采用新的软件控制算法，软件控制算法需实时监测电网，并判断电网是否发生电压跌落（平衡或者不平衡跌落） 。当 CPU 发现电网发生电压跌落故障时，立即启动低电压穿越功能，控制输出电流以及输出的功率，当电网电压在图 1 所示的曲线以内时，逆变器进入低电压穿越阶段；当电网进入电压恢复阶段，此时并网逆变器输出无功功率起到迅速支撑起电网电压的功能。如果电网跌落是不平衡跌落，逆变器会以输出三相平衡电流为目标函数，通过软件控制算法实现在电网电压不平衡阶段，逆变器的电流是平衡的；当电网恢复正常，逆变器迅速转入正常并网状态。图 2 是并网逆变器低电压穿越控制流程简图：第 4 页 共 6 页正常并网检测电网是否发生电压跌落电网电压是否低于额定电压的 20%电网电压在 20%~90%之间，进行低电压穿越控制，向电网进行无功补偿电网电压是否恢复至额定电压的 90%低电压持续时间是否超过标准规定值欠压保护否是是否是否是否图 2：低电压穿越控制流程简图由于低电压穿越时电网电压是降落的，如果并网逆变器直接采用电网供电，此电压降落可能会导致 CPU 失电而出现逆变器脱网，所以并网逆变器需由外部辅助电源供电，当电网电压跌落时系统的控制电路将由辅助电源不间断供电， 以保证低电压穿越功能的实现。三、 孤岛效应保护功能介绍防止孤岛效应的关键点是电网断电的检测，通常采用被动式或者主动式两种“孤岛第 5 页 共 6 页效应”检测方法，无论何种检测方法，一旦确认电网失电，均会在几个周期内将并网逆变器与电网断开并停止逆变器的运行。被动式孤岛效应防护：实时检测电网电压的幅值、频率和相位，当电网失电时，会在电网电压的幅值、频率和相位参数上，产生跳变信号，通过检测跳变信号来判断电网是否失电。主动式孤岛效应防护：指对电网参数产生小干扰信号，通过检测反馈信号来判断电网是否失电。并网逆变器采用的是主动频移反孤岛策略，通过对输出电流在并网点的频率进行小的扰动，当电网有电时，该扰动对电网电压的频率没有任何影响，当电网失电时，该扰动将会引起电网电压频率发生较大变化，从而判断电网是否失电。我公司逆变器采用主动与被动相结合的方法实现孤岛检测功能， 这样既能解决主动式的扰动对电网的干扰，同时也能解决被动式的不及时的缺点。孤岛发生 电网电压 失调电网电压幅值失调电网电压频率失调逆变器电网电压幅值检测逆变器电网电压频率检测DSP判定是否超过允许值DSP判定是否超过允许值是是OR发出停机指令，系统停止 工作逆变器图 3：并网逆变器孤岛效应保护流程简图此次配套的并网逆变器允许电网电压和频率范围如下表：型号 允许电网电压范围 允许电网频率范围SG500KTL 210Vac~310Vac 47~51.5Hz 第 6 页 共 6 页当并网逆变器检测到电网失电后，在 0.2 秒内停止运行并与电网断开。当电网恢复供电时，并网逆变器并不会立即投入运行，而是需要持续检测电网信号在一段时间内完全正常 (默认时间 5 分钟 )，才重新投入并网运行。