防孤島和智能電網(wǎng)保護(hù)

防孤島保護(hù)是必要的，以確保并網(wǎng)能量收集系統(tǒng)，削減到當(dāng)電網(wǎng)本身失去電力的電網(wǎng)連接。然而，在電網(wǎng)損耗的標(biāo)識是具有挑戰(zhàn)性的，需要一種方法能夠找到的靈敏度之間的適當(dāng)平衡，以網(wǎng)格和響應(yīng)電網(wǎng)停電正常波動。工程建筑并網(wǎng)逆變器可以通過利用來自制造商的按鍵設(shè)計(jì)方法和可用的組件，包括ADI公司，飛思卡爾半導(dǎo)體，微芯科技安森美半導(dǎo)體，TE連接和德州儀器，以及其他的組合優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)可靠的防孤島保護(hù)。

小規(guī)模的能量收集可以提供相當(dāng)大的功率水平，足以滿足個(gè)人建設(shè)的需要，仍然養(yǎng)活多余的電能回饋到電網(wǎng)的功勞。與這種類型的分布式發(fā)電的，但是，功率在電網(wǎng)缺失可產(chǎn)生危險(xiǎn)狀況時(shí)，太陽能電池陣列或風(fēng)力渦輪機(jī)，例如，繼續(xù)供電。在這種情況下，能量收集系統(tǒng)變得供電的島進(jìn)入無動力電網(wǎng)。防孤島保護(hù)提供了旨在防止發(fā)生這些電源島通過打破能量收集系統(tǒng)和電網(wǎng)之間的連接，當(dāng)電網(wǎng)變暗機(jī)制。

防孤島保護(hù)非常重要，具體的功能和規(guī)格防孤島都需要在美國和其他國家與發(fā)達(dá)的電網(wǎng)系統(tǒng)。不僅孤島地方效用維修人員有危險(xiǎn)，有源島可以復(fù)雜恢復(fù)電網(wǎng)的過程。

功率損耗檢測

確定當(dāng)電網(wǎng)已經(jīng)失去功率可以在許多情況下，一個(gè)顯著挑戰(zhàn)。在一個(gè)典型的并網(wǎng)能量采集系統(tǒng)的臨時(shí)檢查，功率從電網(wǎng)損失似乎是很快明顯(圖1)。在某些情況下，然而，本地負(fù)載可呈現(xiàn)其導(dǎo)致僅在有功和無功功率非常小的變化當(dāng)電網(wǎng)斷電特性。其結(jié)果是，反相器將不能夠檢測到差異，因此將繼續(xù)供應(yīng)電力到無動力的網(wǎng)格，從而導(dǎo)致島狀態(tài)。另一方面，反相器反復(fù)斷開本身當(dāng)電網(wǎng)繼續(xù)提供電力將減少收入其擁有者的返回的功率，并減少它的機(jī)會量。

Microchip的技術(shù)并網(wǎng)能量采集系統(tǒng)的圖像

圖1：如果電網(wǎng)出現(xiàn)故障，本地負(fù)載可能掩蓋了一個(gè)微逆變器檢測到的有功，無功，造成孤島，或電力的持續(xù)流入電網(wǎng)從能量采集源的任何變化。 (Microchip的技術(shù)提供)

該組條件下的逆變器無法檢測到的功率損耗在網(wǎng)格被稱為非檢測區(qū)間(NDZ)。的有效防孤島方法的目的是減少或消除理想NDZs，使用某種形式的從電網(wǎng)反饋。常規(guī)方法用于減少NDZ通常依賴于所謂的無源方法，其中所述逆變器的措施電網(wǎng)電壓或頻率。當(dāng)測得的特性低于閾值時(shí)，逆變器確定一個(gè)島狀態(tài)存在，并且無論是從電網(wǎng)，同時(shí)繼續(xù)供電本地負(fù)載完全斷開或自行關(guān)閉。

最常見的被動防孤島方法采取在逆變器的主要機(jī)制的優(yōu)勢。在典型的逆變器設(shè)計(jì)，數(shù)字功率控制器管理的輸出電壓，通常使用一個(gè)脈沖寬度調(diào)制器(PWM)以產(chǎn)生所需的交流波形(圖2)。通過監(jiān)測電網(wǎng)電壓波形并測量其過零點(diǎn)，逆變器可以啟動的PWM輸出周期，以產(chǎn)生一個(gè)交流波形保持與電網(wǎng)同步的發(fā)作。

對Silicon Laboratories的防孤島方法圖像

圖2：反孤島方法集中在交流波形的產(chǎn)生和同步與電網(wǎng)的范圍內(nèi)分析電網(wǎng)反饋。 (Silicon Laboratories公司提供)

為了確保同步，設(shè)計(jì)者可以結(jié)合一個(gè)過零檢測器具有一個(gè)相位鎖定環(huán)(PLL)系控制器，以產(chǎn)生一個(gè)保留在相位與電網(wǎng)的波形(圖3)的AC輸出波形。這里，波形控制器產(chǎn)生一個(gè)網(wǎng)格同步波形，使用PLL，以確保輸出正弦波和電網(wǎng)的波形的零交叉點(diǎn)之間的緊密匹配。

德州儀器被動防孤島檢測的圖像

圖3：被動防孤島檢測可以使用通過以硬件或軟件實(shí)現(xiàn)的基于PLL的控制器執(zhí)行電網(wǎng)頻率監(jiān)測如本示例所示。 (德州儀器提供)

為過零檢測功能，工程師將使用圍繞運(yùn)算放大器建立了一個(gè)簡單的模擬電路。實(shí)際上，一個(gè)有效的過零檢測電路僅需要一個(gè)通用運(yùn)算放大器，例如Microchip Technology的MCP6022，作為半導(dǎo)體BC817-16LT1G晶體管這樣，和一些額外的無源元件(圖4)。