安徽理工大学电气与信息工程学院 唐 磊 蒋紫峻 张鹏鸣 张玉全

0 引言

非计划的孤岛运行会脱离电网公司的监控，严重时会产生冲击电流损坏电网端及用户设备。因此光伏发电系统必须具备防孤岛功能。当前主流的孤岛检测方法可分为被动检测与主动检测，前者是通过检测孤岛发生前后的电气参数的变化来判断孤岛。而后者则是对逆变器输出电流进行扰动，观察电网响应来判断是否发生孤岛，本文研究的就是这种当前受关注比较多的AFD检测法的改进型，AFDPF（改进型正反馈主动频移孤岛检测法）。分布式光伏发电系统处于并网状态下时，一旦电网发生断电情况，DG将会独自承担所有负载，当DG的输出功率与负载所需功率接近时，系统自身的过/欠电压或频率保护装置将无法检测到，这时便形成了孤岛效应①。本文所做仿真环境就是在本地负荷与逆变器输出功率相匹配的情况下的情况，此时，负荷匹配为孤岛检测增加了难度。

图1 AFD检测法原理图

1 AFDPF检测法基本原理

说到AFDPF检测法，不得不先说AFD检测法。AFD法的原理是通过并网逆变器向电网注入波形不变、频率略微变化的电流，决定该失真电流电网故障时引起公共点电压发生频率偏移量大小的是截断系数Cf②。电网断开后，公共耦合点（PCC）电压的频率被迫发生偏移，直至超过设定的阀值时检测出孤岛。以向上频移为例，控制逆变器输出电流为畸变的斩波波形，如图1所示。③

AFDPF法相较于传统AFD法，加入了正反馈因素，即截断系数不再是单一的数值，而是会随着实际的频率信号反馈做出相应的调整，这样不仅可以有效减少THD（总谐波失真），并且还能取得更好的孤岛检测效果。

2 实验参数设计

该仿真基于电流闭环并网逆变器仿真模型上搭建，利用三相断路器的断开来模拟电网故障，并附上本地负载（50kw）模拟本地负荷。逆变器设置有功输出功率为50kw，此时当由于本地负荷的大小与逆变器输出功率相同，来模拟最难检测孤岛状态的情况。系统采用简单电感滤波，SVPWM调制，以直流源代替光伏部分。设置断路器开断时间为0.1s，设置初始截断系数，参考电压为600v。其中的AFDPF算法部分，输入量为锁相环得到的频率与相位，检测时间约为0.06s。

正反馈用下式表示：

3 Matlab仿真

图2 三相光伏并网逆变器孤岛检测模型图

图3 孤岛检测三相电压电流波形图

4 结论

通过仿真实验结果可知，改进型正反馈频率偏移法可以快速有效的检测出孤岛状态，并做出处理保护电路安全。参照传统AFD算法可以得出AFDPF的优化算法可以通过对截断系数的选取优化传统AFD算法中单一参数控制系统的缺点，对实际系统进行优化控制，以达到提高孤岛检测的成功率和降低THD的功效。

引文

①周诗嘉,陆格文,黎涛,罗隆福.自适应主动频率偏移孤岛检测新方法[J].电力系统及其自动化学报,2012:1003-8930.

②唐忠延,粟梅,刘尧,韩华.带负载阻抗叫反馈的主动频移孤岛检测技术[J].电力系统自动化,2018:1000-1026.

③张涛.主动频移法的光伏并网逆变器孤岛检测研究[D].新疆大学,2017.