一種基于頻率反饋擾動(dòng)的孤島檢測(cè)方法與裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于頻率反饋擾動(dòng)的孤島檢測(cè)方法與裝置，包括：初步判斷步驟：檢測(cè)電網(wǎng)參數(shù)，初步判斷是否進(jìn)入孤島狀態(tài)；擾動(dòng)步驟：若進(jìn)入孤島狀態(tài)，則鎖相環(huán)輸出的頻率與電網(wǎng)頻率的頻率差通過(guò)PI控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)，作為無(wú)功電流輸入?yún)⒖贾礽q*+輸出到無(wú)功電流控制環(huán)節(jié)；再次判斷步驟：再次檢測(cè)電網(wǎng)參數(shù)，判斷是否真正發(fā)生孤島效應(yīng)。本發(fā)明將被動(dòng)式孤島檢測(cè)與主動(dòng)式孤島檢測(cè)相結(jié)合，能夠減小逆變器檢測(cè)盲區(qū)，能準(zhǔn)確、快速地檢測(cè)到孤島現(xiàn)象的發(fā)生；而且方法本身不存在人為的頻率、相位等擾動(dòng)，也不向電網(wǎng)引入諧波，降低了孤島檢測(cè)算法對(duì)逆變器輸出電流總諧波含有量影響。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于頻率反饋擾動(dòng)的孤島檢測(cè)方法與裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于頻率反饋擾動(dòng)的孤島檢測(cè)方法與裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球資源環(huán)境的壓力不斷增大，節(jié)能減排、資源節(jié)約已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展 的趨勢(shì)，以發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)和強(qiáng)化節(jié)能減排為重點(diǎn)，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)" 的目標(biāo)上。電能作為一種廣泛使用的能源，其應(yīng)用己深入到工業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)和人民生活的方 方面面。目前以新能源組成的發(fā)電系統(tǒng)以風(fēng)力、太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電為代表；若此配網(wǎng)中存在著 并網(wǎng)式發(fā)電系統(tǒng)，則分布式電源會(huì)繼續(xù)向與電網(wǎng)斷開(kāi)的配網(wǎng)供電，此種現(xiàn)象為〃孤島效應(yīng) "，孤島運(yùn)行會(huì)給電網(wǎng)、用戶(hù)、人身安全帶來(lái)極大危害。
[0003] 孤島檢測(cè)方法，主要分為被動(dòng)式檢測(cè)和主動(dòng)式檢測(cè)方法。
[0004] 被動(dòng)式檢測(cè)方法檢測(cè)逆變器與電網(wǎng)間的公共點(diǎn)處電壓的異?，F(xiàn)象（如過(guò)/欠壓、 過(guò)/欠頻），容易漏檢。主動(dòng)式檢測(cè)，如擾動(dòng)檢測(cè)，通過(guò)人為增加擾動(dòng)，能夠克服檢測(cè)盲區(qū)，但 是由于人為的擾動(dòng)，會(huì)增加系統(tǒng)諧波，影響電能質(zhì)量。
[0005] 孤島檢測(cè)方法的發(fā)展方向是如何減小檢測(cè)盲區(qū)，并且降低對(duì)電能質(zhì)量的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種基于頻率反饋擾動(dòng)的孤島檢測(cè)方法與裝置，能夠減小檢 測(cè)盲區(qū)，并且同時(shí)最大限度的降低對(duì)電能質(zhì)量的影響。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：
[0008] -種基于頻率反饋擾動(dòng)的孤島檢測(cè)方法，步驟如下：
[0009] 1)初步判斷步驟：檢測(cè)電網(wǎng)參數(shù)，初步判斷是否進(jìn)入孤島狀態(tài)；
[0010] 2)擾動(dòng)步驟：若進(jìn)入孤島狀態(tài)，則鎖相環(huán)輸出的頻率與電網(wǎng)頻率的頻率差通過(guò)PI 控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)，作為無(wú)功電流輸入?yún)⒖贾礽<；+輸出到無(wú)功電流控制環(huán)節(jié)；
[0011] 3)再次判斷步驟：再次檢測(cè)電網(wǎng)參數(shù)，判斷是否真正發(fā)生孤島效應(yīng)。
[0012] 步驟1)、3)中所述電網(wǎng)參數(shù)包括電網(wǎng)頻率、相位、電壓。
[0013] 步驟1)中通過(guò)鎖相環(huán)檢測(cè)電網(wǎng)頻率，若電網(wǎng)頻率超出設(shè)定閾值，則判斷進(jìn)入孤島 狀態(tài)；步驟3)中判斷電網(wǎng)頻率或相位若超出保護(hù)限值，則判斷發(fā)生孤島效應(yīng)。
[0014] 一種基于頻率反饋擾動(dòng)的孤島檢測(cè)裝置，模塊如下：
[0015] 1)初步判斷模塊：檢測(cè)電網(wǎng)參數(shù)，初步判斷是否進(jìn)入孤島狀態(tài)；
[0016] 2)擾動(dòng)模塊：若進(jìn)入孤島狀態(tài)，則鎖相環(huán)輸出的頻率與電網(wǎng)頻率的頻率差通過(guò)PI 控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)，作為無(wú)功電流輸入?yún)⒖贾礽<；+輸出到無(wú)功電流控制環(huán)節(jié)；
[0017] 3)再次判斷模塊：再次檢測(cè)電網(wǎng)參數(shù)，判斷是否真正發(fā)生孤島效應(yīng)。
[0018] 模塊1)、3)中所述電網(wǎng)參數(shù)包括電網(wǎng)頻率、相位、電壓。
[0019] 模塊1)中通過(guò)鎖相環(huán)檢測(cè)電網(wǎng)頻率，若電網(wǎng)頻率超出設(shè)定閾值，則判斷進(jìn)入孤島 狀態(tài)；模塊3)中判斷電網(wǎng)頻率或相位若超出保護(hù)限值，則判斷發(fā)生孤島效應(yīng)。
[0020] 本發(fā)明將被動(dòng)式孤島檢測(cè)與主動(dòng)式孤島檢測(cè)相結(jié)合，能夠減小逆變器檢測(cè)盲區(qū)， 很好地解決了負(fù)載性質(zhì)與斬波率極性對(duì)孤島檢測(cè)時(shí)間的影響，能準(zhǔn)確、快速地檢測(cè)到孤島 現(xiàn)象的發(fā)生，縮短孤島檢測(cè)的時(shí)間；而且方法本身不存在人為的頻率、相位等擾動(dòng)，也不向 電網(wǎng)引入諧波，降低了孤島檢測(cè)算法對(duì)逆變器輸出電流總諧波含有量影響。該方法適合多 臺(tái)逆變器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)孤島檢測(cè)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是實(shí)施例的基于旋轉(zhuǎn)變換的光伏逆變器正常運(yùn)行狀態(tài)控制框圖；
[0022] 圖2是實(shí)施例的基于旋轉(zhuǎn)變換的光伏逆變器在孤島檢測(cè)狀態(tài)控制框圖；
[0023] 圖3是實(shí)施例的逆變器控制方式切換流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0025] 本發(fā)明的方法適用于逆變器接口并網(wǎng)系統(tǒng)，具體的，如圖1給出了一種基于旋轉(zhuǎn) 變換的光伏逆變器控制框圖，以此系統(tǒng)為實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體介紹。
[0026] 該系統(tǒng)光伏PV陣列通過(guò)三相全橋逆變器輸出連接到并網(wǎng)點(diǎn)。ila，ilb，h。為逆變器 輸出端三相電流；e a、eb、e。為網(wǎng)側(cè)電壓，用于輸入到PLL鎖相環(huán)輸出相位Θ，用于ila，i lb， ilc三相電流的三相坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)變換，實(shí)現(xiàn)有功電流與無(wú)功電流的獨(dú)立控 制，最終輸出S a、Sb、S。調(diào)制波用于逆變器各橋臂觸發(fā)控制。無(wú)功電流控制環(huán)節(jié)中，無(wú)功電流 輸入?yún)⒖贾礽<；+為零。圖中涉及的其他結(jié)構(gòu)功能不再贅述。
[0027] 孤島檢測(cè)的方法包括步驟如下：
[0028] 1)首先，檢測(cè)電網(wǎng)頻率，判斷其與標(biāo)準(zhǔn)電網(wǎng)頻率（50Hz)的頻率差是否超過(guò)設(shè)定閾 值（如圖3孤島檢測(cè)值）。該步驟屬于被動(dòng)式孤島檢測(cè)，目的是對(duì)是否進(jìn)入孤島狀態(tài)進(jìn)行初 步判斷，如果初步判斷進(jìn)入了孤島狀態(tài)，則如圖2、圖3,孤島檢測(cè)算法使能，進(jìn)行步驟2)的 孤島檢測(cè)以確認(rèn)是否發(fā)生真正發(fā)生孤島。初步判斷不需要十分精確，可以適當(dāng)選取孤島檢 測(cè)值以保證盲區(qū)檢測(cè)。
[0029] 2)鎖相環(huán)輸出的頻率與電網(wǎng)頻率的頻率差通過(guò)PI控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)，作為無(wú)功電 流輸入?yún)⒖贾礽<；+輸出到無(wú)功電流控制環(huán)節(jié)。該步驟屬于主動(dòng)式孤島檢測(cè)的步驟，頻率差 通過(guò)PI控制器作為一種擾動(dòng)輸入到無(wú)功電流控制環(huán)節(jié)，如果真正發(fā)生孤島，由于PI控制器 對(duì)直流量具有無(wú)窮大增益，頻率差通過(guò)PI控制器將不斷的累加，最終達(dá)到所需要的擾動(dòng)無(wú) 功電流值；如果并沒(méi)有真正發(fā)生孤島，即電網(wǎng)掉電或故障，則由于電網(wǎng)的硬特性，擾動(dòng)不足 以改變逆變器輸出。
[0030] 3)再次檢測(cè)電網(wǎng)頻率是否超出保護(hù)限值，判斷是否發(fā)生孤島效應(yīng)。
[0031] 步驟1)、步驟3)中通過(guò)檢測(cè)電網(wǎng)頻率進(jìn)行判斷，做為其他實(shí)施方式，也可以采用 其它電氣參數(shù)，如電壓、相位等被動(dòng)式檢測(cè)常用的參數(shù)。
[0032] 以上過(guò)程中的一些細(xì)節(jié)：通過(guò)公式（1)將三相電流經(jīng)實(shí)現(xiàn)三相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到兩相 靜止坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)變換，實(shí)現(xiàn)有功電流與無(wú)功電流的獨(dú)立控制；

【權(quán)利要求】
1. 一種基于頻率反饋擾動(dòng)的孤島檢測(cè)方法，其特征在于，步驟如下： 1) 初步判斷步驟：檢測(cè)電網(wǎng)參數(shù)，初步判斷是否進(jìn)入孤島狀態(tài)； 2) 擾動(dòng)步驟：若進(jìn)入孤島狀態(tài)，則鎖相環(huán)輸出的頻率與電網(wǎng)頻率的頻率差通過(guò)PI控制 器進(jìn)行調(diào)節(jié)，作為無(wú)功電流輸入?yún)⒖贾礕+輸出到無(wú)功電流控制環(huán)節(jié)； 3) 再次判斷步驟：再次檢測(cè)電網(wǎng)參數(shù)，判斷是否真正發(fā)生孤島效應(yīng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于頻率反饋擾動(dòng)的孤島檢測(cè)方法，其特征在于，步驟 1)、3)中所述電網(wǎng)參數(shù)包括電網(wǎng)頻率、相位、電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于頻率反饋擾動(dòng)的孤島檢測(cè)方法，其特征在于，步驟 1)中通過(guò)鎖相環(huán)檢測(cè)電網(wǎng)頻率，若電網(wǎng)頻率超出設(shè)定閾值，則判斷進(jìn)入孤島狀態(tài)；步驟3) 中判斷電網(wǎng)頻率或相位若超出保護(hù)限值，則判斷發(fā)生孤島效應(yīng)。
4. 一種基于頻率反饋擾動(dòng)的孤島檢測(cè)裝置，其特征在于，模塊如下： 1) 初步判斷模塊：檢測(cè)電網(wǎng)參數(shù)，初步判斷是否進(jìn)入孤島狀態(tài)； 2) 擾動(dòng)模塊：若進(jìn)入孤島狀態(tài)，則鎖相環(huán)輸出的頻率與電網(wǎng)頻率的頻率差通過(guò)PI控制 器進(jìn)行調(diào)節(jié)，作為無(wú)功電流輸入?yún)⒖贾礕+輸出到無(wú)功電流控制環(huán)節(jié)； 3) 再次判斷模塊：再次檢測(cè)電網(wǎng)參數(shù)，判斷是否真正發(fā)生孤島效應(yīng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于頻率反饋擾動(dòng)的孤島檢測(cè)裝置，其特征在于，模塊 1)、3)中所述電網(wǎng)參數(shù)包括電網(wǎng)頻率、相位、電壓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于頻率反饋擾動(dòng)的孤島檢測(cè)裝置，其特征在于，模塊 1)中通過(guò)鎖相環(huán)檢測(cè)電網(wǎng)頻率，若電網(wǎng)頻率超出設(shè)定閾值，則判斷進(jìn)入孤島狀態(tài)；模塊3) 中判斷電網(wǎng)頻率或相位若超出保護(hù)限值，則判斷發(fā)生孤島效應(yīng)。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK104111406SQ201410290982
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】陳北海, 劉剛, 梁燕, 孫健, 蘆開(kāi)平, 李建偉, 黃小有, 郭寅遠(yuǎn), 高志軍 申請(qǐng)人:許繼電氣股份有限公司