防孤岛和智能电网保护

Microchip的技术过零检测的图像

图4：一个简单的过零检测器仅需要一个运算放大器，晶体管，和一些无源元件，以提供一个零交叉检测信号来直接控制逻辑或来驱动，其执行控制例程的MCU的GPIO引脚。 (Microchip的技术提供)

通过寻找在过零，频率，或电网波形的电压偏差，一个逆变器防孤岛可以检测功率的损耗在网格和当孤岛发生从电网断开本身。在这种情况下，中继需要快速打开时被检测到孤岛(或当逆变否则进入故障状态)。

国际标准规定的中继电路，打破与电网的连接必须有一个接触间隙为至少1.5毫米，在每个极，需要使用一个装置，如在TE连接PCFN太阳能继电器，它提供了一个接触间隙大于1.8毫米更大。在典型的防孤岛逆变器设计，一个MCU产生中继使能/禁止信号，该信号又缓冲由继电器驱动器(图5)。

弹性防孤岛

设计师通常选择使用集成的处理器基于固件的逆变器设计，如飞思卡尔半导体MC56F8257，Microchip的技术dsPIC33FJ16GS504和德州仪器TMS320F2802 Piccolo MCU的TI的C2000的C28x Piccolo系列。除了优势，为增强代码的设计已经在该领域，基于软件的防孤岛使部署更为精密的检测方案。

飞思卡尔半导体MC56F8257逆变器设计图片

图5：在逆变器设计，先进的处理器，如飞思卡尔MC56F8257允许执行复杂的基于软件的防孤岛方案和直接控制岛屿化被检测到时中断连接到电网所需的关键继电器的。 (飞思卡尔半导体提供)

对于微逆变集成电池管理，设计变得相应地更加复杂(图6)。然而，应用防孤岛管理的相同的原则。在这种类型的逆变器设计的，一个DSP诸如Analog Devices公司的Blackfin ADSP-BF50x系列提供了支持要求的更复杂的混合，而在执行防孤岛控制例程所需的性能和功能。在这里，ADI公司AD7280，AD8280和ADuC703x锂离子电池管理IC卸载电池充电和从DSP，它是使用ADuM140 IC的数字隔离字符串平衡。

ADI公司的ADSP-BF50 DSP的图像

图6：在更复杂的能量收集系统的锂离子电池作为备用电源，一个DSP如ADI公司的ADSP-BF50可以管理能量收集和电池管理在执行防孤岛机制字符串。 (ADI公司提供)

使用微控制器和DSP的是实现主动防孤岛效应的方法是至关重要的。而被动方法简单地监视电网的电压和频率，活性方法注入小的干扰到电网以确定该网格仍然连接，并提供稳定的电力。例如，圣地亚频移方法特意引入在相位角的小偏差的输出波形和查找在电网频率的任何变化在下一个周期。具有活性，供电电网，电网频率将不会受到影响。活性的方法可以通常提供在NDZ大得多还原比可能的被动的方法，但仍保持在行业中的研究的活跃领域。

结论

防孤岛是并网逆变器的安全，可靠的性能至关重要，仍然有先进的电网在国家法定要求。在很多情况下，然而，确定何时发生孤岛可以是具有挑战性的，产生危险，当一个连接的变频器馈入无动力网格或导致收入损失时的逆变器从有源电网不必要断开。对于工程师，实施防孤岛方案都建立在用于电网同步的常用方法，并利用现有的MCU和DSP利用强大的基于软件的方法。