← 返回
系统并网技术 ★ 5.0

配备SAPF与基于SOSF-SOFLL同步的主动孤岛检测功能的构网型电力电子变换器

Grid Forming Power Converter Equipped With SAPF and Active Islanding Detection Capabilities Employing SOSF-SOFLL Based Synchronization

语言:

中文摘要

摘要:传统的主动式孤岛检测(AID)技术大多是针对电压源型变流器在并网跟踪模式下的运行进行讨论的。但很少有关于功率变流器在并网形成模式下为重新同步目的做好准备的主动式孤岛检测方法的讨论。此外,在非线性负载下实施该技术更具挑战性,因为需要设计合适的滤波器,以便在主动式孤岛检测技术中有效区分谐波和有意注入的信号。在本研究中,推导了一种控制策略,利用连接电池储能系统(BESS)的柔性功率变流器(FPC),实现并联有源电力滤波器(SAPF)在并网模式下的运行以及在并网形成模式下的主动式孤岛检测。为了便于并联有源电力滤波器运行,通过与二阶序列滤波器 - 二阶锁频环(SOSF - SOFLL)相结合的双基波分量提取方案来管理滤波和同步。在此背景下,并联有源电力滤波器利用二阶序列滤波器 - 二阶锁频环从负载电流中提取基波分量。此外,还嵌入了一个利用二阶序列滤波器 - 二阶锁频环和绝对电压变化均值频率(FAVVM)参数计算模块的控制器部分用于主动式孤岛检测。主动式孤岛检测部分还能滤除由于传感器或系统中的任何瞬态而产生的直流偏移误差。为了评估所提出方法的有效性,在开发的2千瓦硬件原型上进行了MATLAB仿真和实验验证。

English Abstract

Conventional active islanding detection (AID) techniques are mostly discussed for voltage source converter in grid following mode of operation. But rarely AID method is discussed for the readiness of power converter for re-synchronization purposes in grid forming mode. Further, the implementation becomes more challenging under non-linear loads, as suitable filter need to be designed that can effectively differentiate between harmonics & intentionally injected signal in AID technique. In the proposed work, a control strategy is derived for Shunt Active Power Filter (SAPF) operation in grid connected mode & AID in grid forming mode utilizing Battery Energy Storage System (BESS) connected Flexible Power Converter (FPC). To facilitate SAPF operation, filtration and synchronization are managed through a dual fundamental component extraction scheme coupled with a Second Order Sequence Filter-Second Order Frequency Locked Loop (SOSF-SOFLL). In this context, SAPF utilizes SOSF-SOFLL to extract fundamental components from load currents. Moreover, a section of controller utilizing SOSF-SOFLL and Frequency of Absolute Voltage Variation Mean (FAVVM) parameter computation block is also embedded for AID. The section for AID also filters out any DC offset error arises due to the sensor or any transient in the system. To assess the efficacy of the proposed approach, MATLAB simulations and experimental validation are conducted on the 2 kW developed hardware prototype.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务布局来看,这项基于SOSF-SOFLL同步技术的构网型变流器研究具有显著的战略价值。该技术将有源电力滤波器(SAPF)、主动孤岛检测(AID)与电池储能系统深度集成,直击当前光储系统面临的核心技术痛点。

在产品应用层面,该技术与阳光电源的储能变流器产品线高度契合。构网型控制模式能够增强系统在弱电网环境下的稳定性,这对于我们在海外偏远地区及微电网项目的拓展至关重要。特别是SAPF功能的集成,可使单台设备同时实现功率变换与谐波治理,在工商业储能场景中能够显著降低系统成本和占地面积,提升产品竞争力。

技术创新方面,SOSF-SOFLL双重基波提取方案解决了非线性负载下的同步难题,这在数据中心、充电站等典型应用场景中价值突出。主动孤岛检测功能结合FAVVM参数计算,为快速并网切换提供了可靠保障,符合各国电网规范的严格要求。论文基于2kW原型的实验验证表明技术已具备工程化基础,但距离我们百千瓦级产品的应用仍需功率等级扩展和长期可靠性验证。

潜在挑战在于算法复杂度可能增加DSP运算负担,需评估在现有硬件平台的实现成本。同时,多功能集成对控制器设计提出更高要求,需要在SAPF响应速度与孤岛检测准确性之间寻求平衡。建议我们技术团队深入跟踪该方向,探索将其融入下一代智能光储融合控制器,特别是在高比例新能源接入场景下形成差异化技术优势。