1 研究背景

孤岛现象，是指由于人为因素或者非人为因素引起电网失压时，分布式发电系统给线路负载供电的现象[1-5]。孤岛状态下，若不采取一定的保护措施，逆变器的频率、电压等参数波动较大，可能导致电网崩溃，因此，较多科研工作者对孤岛检测采取的保护措施展开了深入研究。如钟诚等[6]提出一种基于周期性无功电流扰动的孤岛检测方法，即通过注入周期性无功电流扰动，检测分布式电源侧的电压和频率在小幅度脉动中的特征量变化，进而判断是否产生孤岛现象。但此方法因注入了无功电流扰动，所以会使得分布式电源在正常并网运行时的功率因素有所降低。丁浩等[7]提出了一种基于自适应有功电流扰动的孤岛检测算法，该算法消除了频率偏移法带来的谐波，提高了输出功率因数，能够自适应地加入触发孤岛保护的最小有功扰动电流，但是针对不可控微小电源，需要另外增添能量管理控制系统，控制算法变得更为复杂。文献[8-9]提出了基于模糊控制的主动移相式孤岛检测方法，解决了传统的主动式孤岛检测方法在分布式发电系统并网运行时对电能质量影响较大和在孤岛时存在检测盲区的问题，但是其截断系数cf和反馈系数k难以确定，并且算法较为复杂，在实际工程应用中不易实现。

由于传统的下垂控制方程受逆变器输出阻抗的影响较大，并且当输出阻抗呈感性时，逆变器输出的有功功率仅与角频率有关，而无功功率只和幅值有关[10-11]。因此，本文针对传统孤岛检测算法检测时间较长的问题，提出一种改进型频率正反馈孤岛检测方法，在逆变器输出角频率时加入正反馈增益系数A和B，以期能够增强逆变器输出电压角频率的反馈强度和检测效果。同时，探讨了成功检测到孤岛现象的临界条件，仿真结果表明，所提出的方法能明显减少检测时间。

2 基于下垂控制的孤岛检测方法原理

在分布式电源正常并网运行时，逆变器的输出角频率会受到大电网的箝位作用，导致其只会在小范围内脉动而不会产生较大波动。在非人为因素引起的孤岛现象发生后，电网对逆变器输出角频率的箝位作用消失，因而逆变器的输出角频率会发生偏移。当逆变器的输出角频率偏移达整定值时，就可以判定为发生了孤岛现象。

本文针对传统孤岛检测算法检测时间较长的问题，提出采用基于下垂控制的孤岛检测方法，其等效电路框图如图1所示。图中，ωinv为逆变器的输出角频率，φ为逆变器的初相角，P、P*分别为逆变器实际输出的有功功率及有功功率的参考值，U、U*分别为逆变器的输出电压幅值和电网电压基波幅值，Q、Q*分别为逆变器实际输出的无功功率及无功功率的参考值，uinv为逆变器输出的瞬时电压，iinv为逆变器输出的瞬时电流，Zload为负载阻抗，PCC为公共耦合点，s为系统开关。

马钱子碱及其纳米结构脂质载体在大鼠体内的药动学比较研究 …………………………………………… 管庆霞等（20）：2777

  

图1 下垂控制的等效电路框图Fig. 1 Equivalent block diagram of the droop control

基于下垂控制的孤岛检测方法的检测原理见图2。图中kp为逆变器有功下垂系数，Z-1表示滞后一个周期。其中，逆变器实际输出的有功功率P是逆变器输出的电压幅值U和逆变器的输出角频率ωinv以及负载阻抗Zload的函数，参考角频率是跟随逆变器输出角频率ωinv（k）的变化而改变的。当逆变器的输出角频率ωinv偏移达整定值时，就可以判断为检测到孤岛现象。

由图5可以得知，当A=0、B为任意值时，电网在0.2 s时断开，PCC点处的电压有所下降，由于没有反馈增益效果，所以检测时间较长，约在0.34 s时检测到孤岛现象的发生，并开启孤岛保护。由于是RLC类型的负载，因此在并网电流为零后，PCC处的电压需要经过一段时间才衰减到零。可以看出，整个检测时间长度为0.14 s左右，满足GB/T 29319—2012中对孤岛效应的电压检测时间要求[12]。

  

图2 基于下垂控制的孤岛检测原理图Fig. 2 Schematic diagram of island detection based on droop control

3 增强型正反馈孤岛检测方法

理想情况下系统不存在相位差，逆变器的输出角频率参考值与逆变器输出角频率之值相等，即当发生非计划孤岛后，逆变器输出的有功功率P和没有发生孤岛前的有功功率间的差值如式（1）所示：

由式（4）可知，当增益系数A和B取不同值时，逆变器输出电压角频率ωinv（k）的值也随之改变，产生不同的检测效果，如表1所示。

 

当A=-2、B=1时，不满足检测到孤岛现象发生的条件，且ω*-Bωinv（k-1）＜0，此时是负反馈，因此无法检测到孤岛，断路器没有切断并网电流，公共耦合点电压略有降低。公共耦合点PCC的电压和并网电流的仿真波形如图4所示。

先来看蛋白质，按蛋白质的氨基酸组成可以把蛋白质分为三种蛋白：完全蛋白、半完全蛋白和不完全蛋白。完全蛋白可以维持生命和生长发育的需要，而半完全蛋白只能维持生命，不能维持生长发育，不完全蛋白不能维持生命，更不能维持生长发育。人体需要的应该是完全蛋白，这和优质蛋白几乎是一致的，因为优质蛋白几乎都是完全蛋白，就是我们平时所说的鸡、鸭、鱼、肉、蛋、奶等食品。在植物性食物中大豆蛋白也是优质蛋白，其他的大多数植物蛋白都是半完全蛋白，比如大米和面粉里的蛋白。但如果把谷类和豆类混合后可提高蛋白质的营养价值，这就是氨基酸的互补作用，所以豆制品和主食混合食用可以提高蛋白质的利用和吸收。

 

由公式（2）可以得知，逆变器的输出角频率ωinv（k）会受到孤岛现象发生前后的有功功率变化ΔP的影响。

发生孤岛现象后，若逆变器输出的有功功率P和公共耦合点PCC处负载阻抗Zload吸收的有功功率相差不大，则根据式（1）可知ΔP很小，会导致频率偏移速度变慢，孤岛检测时间延长。因此，本文提出一种改进型频率正反馈孤岛检测方法，在正反馈的基础上加入反馈增益系数A和B，用以改变逆变器输出电压角频率的反馈强度，加速频率偏移速度，进而缩短孤岛检测时间。图3所示为加入正反馈增益系数的孤岛检测方法原理图。

  

图3 加入正反馈增益的孤岛检测原理图Fig. 3 Schematic diagram of the isolated island detection with positive feedback gain

当A=-2.5、B=-1时，正反馈增益效果较弱，公共耦合点PCC处的电压和并网电流的仿真波形如图6所示。

 

双路AOTF系统采用两个超声换能器,其工作原理基于超声波与入射光在声光介质中发生反常Bragg衍射。采用不同厚度驱动模式,由多层镀膜构成[2],如图1所示。一路120 MHz～200 MHz的驱动信号加载在高频段超声换能器上,另一路射频驱动信号加载在低频段超声换能器上,其工作频率范围为60 MHz～120 MHz,将其应用在偏振成像光谱仪中,可实现420 nm～1 150 nm的宽光谱图像数据库的建立,便于分析被监测目标在各个波长下的光学特性,如图2所示。

 

表1 不同增益系数时的检测效果Table 1 Detection results with different gain coefficients

  

条 件A＜0，B＜0 A＜0，B=0 A＜0，B＞0 A=0，B任意0＜A≤1，B任意A＞1，B＜0 A＞1，B≥0检 测 效 果加大正反馈强度，能够减少孤岛检测时间加大正反馈强度，但反馈强度比上一种弱ω*-Bωinv（k-1）＜0时是负反馈，无法检测到孤岛，ω*-Bωinv（k-1）＞0时是正反馈，但是反馈强度弱变成传统的下垂控制孤岛检测方法反馈强度弱，孤岛检测时间减少不明显Bωinv（k-1）+kPΔP＜0时是负反馈，无法检测到孤岛 ；Bωinv（k-1）+kPΔP＞0时是正反馈，但是反馈强度弱是负反馈，无法检测到孤岛现象的发生

由表1中描述可知，当增益系数A和B都小于零时，其检测效果比其他条件下的要好。且A和B的值越小，增益强度越大，检测时间越短。但是当增益强度过大时，会造成非孤岛情况下的电网频率波动，使得整个系统不稳定。所以需要根据实际情况确定增益系数A和B的值。

屋后是青山，竟有一株桃树依山而立，正灿灿地开着，我忽然想到了“人间芳菲四月尽，山寺桃花始盛开。”哎，乡村的桃花都要比城市慢半拍。

根据式（3）和（4）可以得知：

 

为了验证本文所提出的基于下垂控制的增强型正反馈增益孤岛检测方法的有效性，在Matlab7.1/Simulink仿真平台搭建了系统模型，并在含有2台并网逆变器的系统中进行仿真验证，部分仿真参数设置如表2所示。

4 仿真分析

当系统稳定时，ωinv（k-1）=ωinv（k），此时Z-1=1。当AB＞1时，会使系统处于不稳定状态，因此可以将其作为能否检测到孤岛的临界条件。发生孤岛现象后，逆变器的输出角频率会发生偏移，AB的值越大，频率偏离的速度越快，因而检测到孤岛现象需要的时间越短。

小李走后，我陷入了深深的思考：小李是这次违纪事件的当事人，受到学校的处理是毋庸置疑的。可是，他明知道违纪，却依然我行我素，摆明了就是不怕处理。如何才能让他真正认识到危害，接受教育呢？

 

表2 仿真参数设置Table 2 Simulation parameter setting

  

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根据图2可以得到：

  

图4 孤岛检测失败的仿真波形Fig. 4 Simulation waveforms of isolated island detection failure

当A=0、B为任意值时，即在传统的下垂控制方法下，公共耦合点PCC处的电压和并网电流的仿真波形如图5所示。

  

图5 传统的下垂控制孤岛检测的仿真波形Fig. 5 Simulation waveforms of traditional droop control in island detection

多与患者沟通，告知患者进行放疗的原因及预期疗效，同时告知患者放疗的副作用、可能发生的不良反应及处理措施。治疗期间，仔细询问患者的身体感受，引导患者说出自己的困扰及疑虑，认真倾听，并及时疏导患者的负面情绪，向患者介绍成功治疗个案，介绍主治医生的专业权威性，帮助患者树立信心，以乐观的心态接受治疗，积极配合医务人员的工作。

由图3可知，发生孤岛现象后，逆变器输出电压的角频率ωinv（k）为

  

图6 正反馈增益效果较弱时的仿真波形Fig. 6 Simulation waveforms with weak positive feedback gain effect

由图6可以得知，当A=-2.5、B=-1时，电网也在0.2 s时断开，PCC点处的电压有所下降，由于正反馈增益效果不强，所以可以看到检测到孤岛所用的时间虽然比传统方法的有所减少，但是还有继续减少的空间。从图6中可看出，系统约在0.285 s时检测到孤岛现象的发生，并开启孤岛保护。可以发现，整个检测时间长度约为0.085 s，满足GB/T 29319—2012对孤岛效应的电压检测时间要求。

当A=-5，B=-1时，正反馈增益效果较大，此时公共耦合点PCC处的电压和并网电流的仿真波形如图7所示。

  

图7 正反馈增益效果较强时的仿真波形Fig. 7 Simulation waveforms with strong positive feedback gain effect

由图7可以得知，当A=-5，B=-1时，电网也在0.2 s时断开，此条件下公共耦合点PCC处的电压有所下降，但因正反馈增益效果较强，约在0.255 s时检测到孤岛现象的发生，并开启孤岛保护，所以可得知此条件下检测到孤岛所用的时间明显比前两种方法的短。且可以发现，整个检测时间长度约为0.055 s，满足GB/T29319—2012对孤岛效应的电压检测时间要求。

综观图4～7可以发现，正反馈效果增强时，检测到孤岛现象发生的时间明显缩短。以上仿真结果与理论分析结果相符合，表明本文提出的基于下垂控制的增强型正反馈增益孤岛检测方法有效可行，能够明显缩短孤岛检测时间。

5 结论

根据上述理论分析和仿真研究结果，可以得出如下结论：

1）在基于下垂控制的孤岛检测方法中加入正反馈增益，可以改变输出电压角频率的反馈强度，加速频率偏移，进而缩短孤岛检测时间；

另一方面，监管部门实时针对危险品运输行业存在的问题对当前法规提出相关修改意见，并协调各部门深刻落实相关法律法规，大力推行监督管理办法整治行业规范，在经济高速发展的同时协同法律与时俱进，具体问题具体分析，不仅对企业，也要制定约束相关监督管理人员的法律法规，要完善相关主管部门的监管职能。

2）增益强度系数A、B的乘积大于1时才会使系统处于不稳定状态，因此可以将其作为能否检测到孤岛现象的临界条件。

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