谐波补偿主动移频孤岛检测法提升电流质量

孤岛检测是分布式发电系统并网的关键技术，如光伏系统和风力发电系统，需满足相关标准如UL1741和IEEE Std 1547。传统的主动频率偏移（AFD）方法是常用的主动孤岛检测手段，它通过向并网电流注入扰动，监测公共耦合点电压的变化来识别孤岛。然而，AFD方法在实施过程中会引入电流畸变，特别是由于死区时间的存在，导致并网电流的总谐波含量增加。 AFD的工作原理是基于输出电流的参考频率是公共耦合点电压的频率，并在电流正负半波尾部设置死区时间tz，从而改变电流频率。死区时间的引入使得电流波形出现畸变，尤其是在使用脉冲宽度调制（PWM）技术和特定的电流控制算法时，这种效应更为明显。这不仅影响了并网电流的质量，也可能降低孤岛检测的精度。 为了改善这个问题，本文提出了一种带有谐波补偿功能的AFD方法。通过分析使用快速傅里叶变换（FFT）对传统AFD方法产生的3、5、7次谐波电流的计算，发现这些谐波电流的形成规律。补偿策略是引入与这些谐波电流相位相反的电流，以此抵消谐波的影响。这种方法在数字化控制系统中实现，确保了孤岛检测的准确性的同时，减少了系统中的电流畸变。 具体来说，通过对死区时间tz和周期T的关系（斩波率cf = 2tz/T）进行分析，可以计算出不同次谐波的分量系数。通过调整死区时间和控制算法，可以在不牺牲孤岛检测灵敏度的前提下，优化并网电流的谐波特性，达到减小电流畸变的目的。 仿真和实验结果显示，新提出的带有谐波补偿功能的AFD方法在实际应用中表现优异，有效提升了并网电流的质量，减少了谐波电流的负面影响，同时也保持了对孤岛的有效检测。这对于分布式发电系统的稳定运行和电网兼容性至关重要，为提高分布式发电系统的整体性能提供了新的解决方案。