防孤島和智能電網保護

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

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

防孤島保護非常重要，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)達的電網系統(tǒng)。不僅孤島地方效用維修人員有危險，有源島可以復雜恢復電網的過程。

功率損耗檢測

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

Microchip的技術并網能量采集系統(tǒng)的圖像

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

該組條件下的逆變器無法檢測到的功率損耗在網格被稱為非檢測區(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電壓或頻率。當測得的特性低于閾值時，逆變器確定一個島狀態(tài)存在，并且無論是從電網，同時繼續(xù)供電本地負載完全斷開或自行關閉。

最常見的被動防孤島方法采取在逆變器的主要機制的優(yōu)勢。在典型的逆變器設計，數(shù)字功率控制器管理的輸出電壓，通常使用一個脈沖寬度調制器(PWM)以產生所需的交流波形(圖2)。通過監(jiān)測電網電壓波形并測量其過零點，逆變器可以啟動的PWM輸出周期，以產生一個交流波形保持與電網同步的發(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生和同步與電網的范圍內分析電網反饋。 (Silicon Laboratories公司提供)

為了確保同步，設計者可以結合一個過零檢測器具有一個相位鎖定環(huán)(PLL)系控制器，以產生一個保留在相位與電網的波形(圖3)的AC輸出波形。這里，波形控制器產生一個網格同步波形，使用PLL，以確保輸出正弦波和電網的波形的零交叉點之間的緊密匹配。

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現(xiàn)的基于PLL的控制器執(zhí)行電網頻率監(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算放大器建立了一個簡單的模擬電路。實際上，一個有效的過零檢測電路僅需要一個通用運算放大器，例如Microchip Technology的MCP6022，作為半導體BC817-16LT1G晶體管這樣，和一些額外的無源元件(圖4)。