PEK-510模塊之單相逆變器之孤島保護

寫在前面的話：孤島效應是指電網因電氣故障、人為誤操作或自然災害等原因中斷供電時，分布式發電系統未能檢測出停電狀態而脫離電網，繼續向電網與周圍負載提供電能所形成的不受大電網   監控的自發供電狀態。孤島效應中非計劃性孤島由于危險性較大，是不允許發生的。 

在PEK-510單相光伏并網逆變器電路控制學習的基礎上，本期將利用單相光伏并網變換器通過主動頻率偏移檢測，調整偏移角度使頻率超出系統所設定范圍的方式實現孤島保護的功能進行教學與分析，為老師提供相關實驗與教學資源參考。PEK-510模組圖如圖所示。

PEK-510單相光伏并網逆變器

PEK-510模組介紹：

PEK-510 為單相光伏逆變器模組(Single Phase PV Inverter Module)，模組實物照片如圖1 所示，主要兩級組成，前級為升壓式轉換器(Boost Converter)，后級為單相全橋逆變器(Single Phase Inverter)，同時還具有主要變量的檢測和DSP控制功能部分。該模組實驗目的是為使用者提供基于DSP控制的電力變換器學習平臺，即借助 PSIM 軟件完成仿真和實驗。第一實驗者可以在PSIM上建立模擬（連續）仿真電路，以學習電力變換器的原理、分析和功能設計；第二將電力變換器的控制轉化去數字（離散）仿真部分，進行仿真研學；第三借助DSP芯片內部所具有的A/D轉化器、數據處理和PWM信號生成功能，再次進行數字（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，以備實物實驗。這樣設計的最大優點方便實驗者能夠快速完成DSP對變換器主電路的控制。

進行實驗除需要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 的實驗平臺上完成。

PTS-5000 實驗平臺

單相光伏并網逆變器組成

單相光伏并網逆變器實驗系統組成如圖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數據采集、處理及PWM信號模塊組成。

單相光伏并網逆變器孤島控制方案

單相光伏并網逆變器孤島控制需要以下控制部分：（1）鎖相環控制；（2）逆變電壓電流雙環控制；（3）主動頻率偏移孤島檢測控制。具有孤島保護的單相逆變器并網控制框圖如圖4所。下面對實現單相光伏并網逆變器孤島保護控制的主要控制單元進行分析、討論。

（１）鎖相環（PLL）

鎖相環 (phase locked loop)是一種利用相位同步產生的電壓，去調諧壓控振蕩器以產生目標頻率的負反饋控制系統。根據自動控制原理，這是一種典型的反饋控制電路，利用外部輸入的參考信號控制環路內部振蕩信號的頻率和相位，實現輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤。鎖相環通常由鑒相器（PD，Phase Detector）、濾波器（LF，Loop Filter）和壓控振蕩器（VCO，Voltage Controlled Oscillator）3部分組成。鎖相環實現框圖如圖5所示。

（２）單相逆變器控制模型

逆變控圖如圖6所示，