專利名稱：一種低輸出電流諧波含量的主動移頻式孤島檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)孤島檢測方法，屬于新能源發(fā)電并網(wǎng)技術領域。
背景技術：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，化石能源日益緊張，環(huán)境污染不斷加劇，世界各國都在尋求、開發(fā)和利用可再生的潔凈能源。新能源如太陽能、風能等以其資源豐富、無污染、不受地域資源限制等優(yōu)點，正得到迅速的推廣應用。分布式發(fā)電是對新能源的一種重要應用。分布式發(fā)電規(guī)模的不斷擴大，帶來了巨大的經(jīng)濟效益，但同時分布式發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應也存在著很大的安全隱患。當電網(wǎng)停止供電后，分布式發(fā)電系統(tǒng)作為孤立電源繼續(xù)向當?shù)刎撦d供電的現(xiàn)象被稱為孤島效應。孤島會對電氣設備及故障檢修人員等造成巨大的損害，因此光伏并網(wǎng)逆變器必須具有快速有效地檢測出孤島的能力。孤島檢測方法通常分為被動式孤島檢測法和主動式孤島檢測法。被動式孤島檢測法就是僅僅通過檢測公共點的電壓幅值、電壓頻率和諧波等系統(tǒng)參數(shù)的變化，來達到孤島檢測的目的。當這些系統(tǒng)參數(shù)變化得超出設定的界限值時，逆變器就能檢測出孤島，并停止運行。被動式孤島檢測法中具有代表性的方法是:過/欠壓法、過/欠頻法、相位突變法和電壓諧波檢測法等。由于被動式孤島檢測法只是對公共點的系統(tǒng)參數(shù)進行檢測，而沒有對電網(wǎng)注入擾動，因而被動式孤島檢測法不會降低電能質(zhì)量。但是，當逆變器輸出功率與本地負載需要的功率相匹配時，被動式孤島檢測法就不能有效地檢測出孤島，因此被動式孤島檢測法具有較大的檢測盲區(qū)。主動式孤島檢測法就是對逆變器的輸出電流注入小的擾動，如幅值擾動、頻率擾動、相角擾動等。當電網(wǎng)正常供電時，由于大電網(wǎng)的鉗制作用，這些小的擾動不足以對電網(wǎng)產(chǎn)生影響。然而，當電網(wǎng)停止供電時，注入的擾動電流就會驅(qū)使公共點的系統(tǒng)參數(shù)(如頻率，電壓幅值和相角)快速地超過界限值，則逆變器檢測出孤島，并停止運行。主動式孤島檢測法的檢測精度高，檢測盲區(qū)小，但會降低逆變器輸出電能的質(zhì)量。主動式孤島檢測法中具有代表性的是:輸出功率擾動法、輸出電流/電壓擾動法、主動移頻法和滑動頻率移相法
坐寸o主動移頻法是主動式孤島檢測法中比較實用的檢測方法，該方法的孤島檢測效率高，已得到了廣泛應用。傳統(tǒng)AFD法(Active Frequency Drift:頻率偏移檢測法)通過在逆變器輸出電流的參考波形上每個周期加入一個死區(qū)tz，如

圖1所示。^與公共點電壓周期一半的比值為斬波率Cf。通過施加Cf，可以實現(xiàn)參考電流頻率的變化，從而控制逆變器輸出電流頻率的變化。當電網(wǎng)與逆變器連接正常工作時，受電網(wǎng)頻率的鉗制，公共點的頻率穩(wěn)定為電網(wǎng)頻率；當電網(wǎng)斷開或故障時，由于逆變器輸出電流的擾動，公共點處的電壓頻率持續(xù)增加或減少直到超過頻/欠頻保護頻率的動作閾值，孤島保護裝置動作，使逆變器停止工作。針對圖1所示的傳統(tǒng)AFD法的電流參考波 形，該電流波形產(chǎn)生的THD (THD:totalharmonic distortion,總諧波畸變率)與斬波率cf正相關(THD ^ cf)。增大cf時,孤島檢測速度快、檢測盲區(qū)(NDZ:non-detection zone，檢測盲區(qū))小，但THD也會增加較多，因此，NDZ和THD對Cf取值來說是相互矛盾的。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:提出了一種低輸出電流諧波含量的主動移頻式孤島檢測方法，使主動移頻式孤島檢測法具有較快的檢測速度，較小的NDZ，較低的THD。技術方案:一種低輸出電流諧波含量的主動移頻式孤島檢測方法，包括如下步驟:步驟I):通過鎖相環(huán)采樣公共耦合點處的電壓頻率值和電壓相角值，并傳輸至計算機系統(tǒng)；步驟2):所述計算機系統(tǒng)通過采樣到的公共耦合點處的電壓頻率值和電壓相角值形成電流相位相對于公共點處的電壓相位前移e或滯后e的電流波形作為逆變器輸出電流參考波形；步驟3):實時監(jiān)測公共點的電壓頻率，一旦發(fā)生孤島現(xiàn)象，公共點處的電壓頻率會在所述逆變器輸出參考電流波形的干擾下向上超出設定的閾值，這時通過PID控制器調(diào)節(jié)PWM發(fā)生器輸出信號使逆變器脫離電網(wǎng)。其中，所述步驟2)中，當參考電流相位相對于公共點處的電壓相位前移0時，逆變器輸出電流的參考波形數(shù)學式如下:
權利要求
1.一種低輸出電流諧波含量的主動移頻式孤島檢測方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟I)，通過鎖相環(huán)采樣公共耦合點處的電壓頻率值和電壓相角值，并傳輸至計算機系統(tǒng)； 步驟2)，所述計算機系統(tǒng)通過采樣到的公共耦合點處的電壓頻率值和電壓相角值形成電流相位相對于公共點處的電壓相位前移e或滯后e的電流波形作為逆變器輸出電流參考波形； 步驟3)，實時監(jiān)測公共點的電壓頻率，一旦發(fā)生孤島現(xiàn)象，公共點處的電壓頻率會在所述逆變器輸出參考電流波形的干擾下向上超出設定的閾值，這時通過PID控制器調(diào)節(jié)PWM發(fā)生器輸出信號使逆變器脫離電網(wǎng)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種低輸出電流諧波含量的主動移頻式孤島檢測方法，其特征在于:所述步驟2)中，當參考電流相位相對于公共點處的電壓相位前移9時，逆變器輸出電流的參考波形數(shù)學式如下:
3.根據(jù)權利要求1所述的一種低輸出電流諧波含量的主動移頻式孤島檢測方法，其特征是:所述步驟2)中，當參考電流相位相對于公共點處的電壓相位滯后e時，逆變器輸出電流的參考波形數(shù)學式如下:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低輸出電流諧波含量的主動移頻式孤島檢測方法，該方法采用了不同于傳統(tǒng)主動移頻法參考波形的新的電流參考波形將逆變器輸出電流相位相對于公共點處的電壓相位前移θ，電流波形的前半波起點為sinθ，在電流前半波已完成而公共點電壓前半波未過零時，強制電流為零，直到公共點電壓前半波完成。該方法中的新的電流參考波形還可以是將逆變器輸出電流相位相對于公共點處的電壓相位滯后θ，從公共點電壓前半波起始點經(jīng)過θ弧度，將逆變器輸出電流強制為零，當公共點電壓前半波完成時，電流前半波末值為sinθ。采用這種新的電流波形作為逆變器輸出電流的參考波形能有效地減少逆變器向電網(wǎng)輸出的諧波總量，并且能快速檢測出孤島，縮小檢測盲區(qū)。
文檔編號H02J3/38GK103199563SQ20131012519
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月11日 優(yōu)先權日2013年4月11日
發(fā)明者陳武, 王廣江, 顧偉, 趙波 申請人:東南大學