逆变器的反孤岛装置

孤岛效应原理

在电容器串联的电路结构中，电流的流动仅限于与外部电路相连的两个极板，这些极板间的电荷交换形成了所谓的“孤岛”现象。这种现象在电力系统中表现为部分电网与主电网分离，由光伏系统独立供电。然而，孤岛效应在国际光伏并网标准讨论中引起了争议，因为它可能对公共安全和电力服务产生负面影响。当电网自动或手动重新连接时，可能会损坏设备，因此逆变器通常配备有防止孤岛效应的机制。

被动技术，如检测电网电压和频率的变化，对于在理想负载平衡条件下防止孤岛有一定作用，但并不充分。因此，主动技术成为关键，它依赖于样本频率的调整、电流阻抗监测、相位变化检测、正反馈控制，或者对不稳定电流和相位的管理。目前，已有众多防止孤岛的解决方案，全球范围内已有16个专利，部分已获得授权，其余仍在申请中。然而，监测电网电流脉冲的方法在多台逆变器并联运行时可能会降低电网质量，且彼此间的相互作用会干扰孤岛的识别。

在某些情况下，对电压和频率的控制范围可能放宽，安装人员可通过软件进行设置。例如，在德国，强制性使用的ENS（监测装置）在电网条件较差时可以暂时关闭，以确保装置能在较弱的电网环境下运行。总的来说，防止孤岛效应是一个复杂且需要多方面技术手段的问题，随着技术的不断发展，解决方案也在不断优化。

扩展资料

在电子电路中，孤岛效应是指电路的某个区域有电流通路而实际没有电流流过的现象。 在通信网络中，无线移动基站的覆盖可能会存在的一种现象。

孤岛效应光伏系统

在光伏并网发电系统中，孤岛效应的潜在风险和对设备的潜在损害引起了广泛关注。孤岛效应指的是当并入电网的发电装置在电网停电时，依然向电网供电，这可能导致严重的安全问题。以下是孤岛效应可能带来的危害：

1. 危及电力维修人员的生命安全；

2. 影响配电系统保护开关的操作逻辑；

3. 孤岛区域的供电不稳定，对用电设备构成破坏；

4. 供电恢复时的电压和频率不同步，可能导致电流浪涌和系统故障；

5. 单相供电可能导致系统三相负载不平衡问题。

为了确保安全和可靠性，国际标准如IEEE Std．2000．929和UL174规定，光伏并网逆变器必须具备反孤岛效应功能，规定了在电网断电后检测孤岛并断开连接的时间限制。我国的GB/T 19939-2005也对此有明确要求，强调光伏系统与电网的同步运行和异常频率响应时间。

检测孤岛效应的方法主要包括被动检测（如电压、频率和相位变化检测）、主动检测（如频率偏移、滑模频率漂移和电流干扰）以及基于通信的开关状态监测。这些方法各有优缺点，如被动检测在某些条件下可能失效，而主动检测虽然精确但控制复杂。此外，还有通过电网阻抗或故障信号控制的外部检测方法，如网侧阻抗插值和电网故障信号控制，以防止孤岛现象。

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在电子电路中，孤岛效应是指电路的某个区域有电流通路而实际没有电流流过的现象。 在通信网络中，无线移动基站的覆盖可能会存在的一种现象。

防孤岛试验检测装置检测装置正确选型

在逆变器防孤岛效应保护试验中，选择正确的检测装置至关重要。首先，逆变器在运行过程中会产生无功功率，这个无功功率可能是容性的，也可能是感性的。在进行试验时，需要确保逆变器输出的无功功率能够自动补偿到RLC负载中，避免在试验过程中出现过欠频保护，导致测量结果出现错误。因此，选择一套能够自动补偿逆变器输出无功功率的RLC负载是十分必要的。

其次，试验中电感负荷与电容的比例对谐振频率有着直接影响。如果试验的电感负荷大于电容，谐振频率会超过50Hz；反之，如果电感负荷小于电容，则谐振频率会低于50Hz。RLC负载中的元器件寄生量过大，会导致谐振频率发生偏差。通常情况下，深圳菊水BB公司等制造商生产的RLC负载的寄生量在5%左右，无法满足孤岛试验的精度需求。

在进行逆变器防孤岛自动保护试验时，避免过频或欠频保护触发，对于确保测量数据的准确性至关重要。一些逆变器在车间实验时能够实现孤岛保护，但在实验室检测时却无法达到这一目标，问题往往出在RLC负载的质量上。

关于过欠频保护门限值，根据2011年颁发的金太阳认证新标准CNCA/CTS 0004-2009A规定，电网频率在额定频率变化时，逆变器的工作状态应该满足特定要求。在电网频率恢复到允许运行的范围后，逆变器能够重新启动运行。确保RLC负载精确调试至50Hz基频频率是满足防孤岛试验检测的关键。谐振频率偏差0.5Hz，就会引发过欠频保护。精确调试50Hz基频频率的前提是需要有寄生量补偿，确保自动补偿逆变器输出的无功功率。

在解决谐振频率的难点时，必须考虑到RLC负载需要精确产生一个稳定的基频频率。为了高效实施逆变器检测，防孤岛试验检测装置在选型时应该注意选择一套能够稳定、快速、自动调试出基频频率的RLC负载。

关于RLC负载的测量精度，存在一些误区。一些用户可能会被深圳山寨公司等制造商误导，认为RLC负载的调节步进幅度即是测量精度，这是错误的。实际上，RLC负载的最小步进调节幅度为1W，并不能代表其测量精度就是1W。此外，还有一部分用户认为精密RLC负载价格过高，逆变器出厂试验只需简单的测试，精度稍差也没问题。这种观点非常错误，质量低劣的RLC负载会随时快速触发逆变器保护，无法稳定达到基频频率，导致逆变器过欠频保护，使用户误以为逆变器的防孤岛效应保护功能有效。然而，在送检至实验室实施认证时，逆变器却无法通过金太阳认证。

防孤岛效应测试防孤岛效应保护试验

为了验证防孤岛效应保护装置的效果，我们设计了一个专门的试验平台。该平台如图1所示，其中K1代表被测逆变器的网侧分离开关，K2代表被测逆变器的负载分离开关。

为了模拟逆变器负载的真实情况，我们使用了一个可变RLC谐振电路作为负载。谐振频率被设置为被测逆变器的额定频率（50/60Hz），这样可以确保谐振电路消耗的有功功率与逆变器输出的有功功率相匹配。试验的实施需要在特定条件下进行，这些条件如表5所示。

特别值得一提的是，实际电网的使用在该试验中比模拟电网更具说服力。这是由于电网从逆变器吸收有功功率和无功功率的不确定性。实际电网可以更真实地反映真实情况，因此我们的试验结果更具可信度。

通过上述试验，我们可以精确地测量负载消耗的有功功率、无功功率与额定值的偏差百分比（%），进而评估防孤岛效应保护装置的性能。这有助于我们在实际应用中更好地选择和使用相应的保护设备，确保电力系统的安全稳定运行。

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