PEK-510模塊之單相逆變器之孤島保護(hù)
寫在前面的話：孤島效應(yīng)是指電網(wǎng)因電氣故障、人為誤操作或自然災(zāi)害等原因中斷供電時(shí)，分布式發(fā)電系統(tǒng)未能檢測出停電狀態(tài)而脫離電網(wǎng)，繼續(xù)向電網(wǎng)與周圍負(fù)載提供電能所形成的不受大電網(wǎng) 監(jiān)控的自發(fā)供電狀態(tài)。孤島效應(yīng)中非計(jì)劃性孤島由于危險(xiǎn)性較大，是不允許發(fā)生的。
在PEK-510單相光伏并網(wǎng)逆變器電路控制學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，本期將利用單相光伏并網(wǎng)變換器通過主動(dòng)頻率偏移檢測，調(diào)整偏移角度使頻率超出系統(tǒng)所設(shè)定范圍的方式實(shí)現(xiàn)孤島保護(hù)的功能進(jìn)行教學(xué)與分析，為老師提供相關(guān)實(shí)驗(yàn)與教學(xué)資源參考。PEK-510模組圖如圖所示。
PEK-510單相光伏并網(wǎng)逆變器
PEK-510模組介紹：
PEK-510 為單相光伏逆變器模組(Single Phase PV Inverter Module)，模組實(shí)物照片如圖1 所示，主要兩級(jí)組成，前級(jí)為升壓式轉(zhuǎn)換器(Boost Converter)，后級(jí)為單相全橋逆變器(Single Phase Inverter)，同時(shí)還具有主要變量的檢測和DSP控制功能部分。該模組實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菫槭褂谜咛峁┗贒SP控制的電力變換器學(xué)習(xí)平臺(tái)，即借助 PSIM 軟件完成仿真和實(shí)驗(yàn)。第一實(shí)驗(yàn)者可以在PSIM上建立模擬（連續(xù)）仿真電路，以學(xué)習(xí)電力變換器的原理、分析和功能設(shè)計(jì)；第二將電力變換器的控制轉(zhuǎn)化去數(shù)字（離散）仿真部分，進(jìn)行仿真研學(xué)；第三借助DSP芯片內(nèi)部所具有的A/D轉(zhuǎn)化器、數(shù)據(jù)處理和PWM信號(hào)生成功能，再次進(jìn)行數(shù)字（離散）仿真；第四通過PSIM 之 C代碼生成功能，將控制部分生成C代碼；最后將生成的C代碼下載于PEK-510的DSP之中，以備實(shí)物實(shí)驗(yàn)。這樣設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)方便實(shí)驗(yàn)者能夠快速完成DSP對變換器主電路的控制。
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)除需要PEK-510 模組外，仍需配置PEK-005A(輔助電源)和 PEK-006 (JTAG 下載器)等，并在 PTS-5000 的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上完成。
PTS-5000 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
單相光伏并網(wǎng)逆變器組成
單相光伏并網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成如圖3所示，即主要由DC電源、單相逆變電路、交流電源、檢測單元模塊和DSP數(shù)據(jù)采集、處理及PWM信號(hào)模塊組成。
單相光伏并網(wǎng)逆變器孤島控制方案
單相光伏并網(wǎng)逆變器孤島控制需要以下控制部分：（1）鎖相環(huán)控制；（2）逆變電壓電流雙環(huán)控制；（3）主動(dòng)頻率偏移孤島檢測控制。具有孤島保護(hù)的單相逆變器并網(wǎng)控制框圖如圖4所。下面對實(shí)現(xiàn)單相光伏并網(wǎng)逆變器孤島保護(hù)控制的主要控制單元進(jìn)行分析、討論。
（１）鎖相環(huán)（PLL）
鎖相環(huán) (phase locked loop)是一種利用相位同步產(chǎn)生的電壓，去調(diào)諧壓控振蕩器以產(chǎn)生目標(biāo)頻率的負(fù)反饋控制系統(tǒng)。根據(jù)自動(dòng)控制原理，這是一種典型的反饋控制電路，利用外部輸入的參考信號(hào)控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號(hào)的頻率和相位，實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)頻率對輸入信號(hào)頻率的自動(dòng)跟蹤。鎖相環(huán)通常由鑒相器（PD，Phase Detector）、濾波器（LF，Loop Filter）和壓控振蕩器（VCO，Voltage Controlled Oscillator）3部分組成。鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)框圖如圖5所示。
（２）單相逆變器控制模型
逆變控圖如圖6所示，
