一種基于無功-頻率正反饋的孤島檢測方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及到并網(wǎng)逆變器領(lǐng)域的孤島檢測技術(shù)，具體設(shè)及一種基于無功-頻率正 反饋的孤島檢測方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球環(huán)境的日益惡化，新能源發(fā)電技術(shù)受到人們越來越多的關(guān)注，并網(wǎng)逆變 器做為可再生能源與電網(wǎng)之間能量交換的裝置也得到了廣泛的應(yīng)用。在可再生能源、并 網(wǎng)逆變器和電網(wǎng)組成的分布式發(fā)電系統(tǒng)或微網(wǎng)系統(tǒng)中，由并網(wǎng)逆變器和電網(wǎng)共同向負(fù)載供 電。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障斷開時(shí)，負(fù)載由并網(wǎng)逆變器單獨(dú)供電，系統(tǒng)將會脫離電網(wǎng)繼續(xù)運(yùn)行，形 成孤島。孤島效應(yīng)使電壓及其頻率失去控制，孤島系統(tǒng)中的電壓和頻率將會發(fā)生較大的波 動(dòng)，從而對電網(wǎng)和用戶設(shè)備造成損壞；孤島效應(yīng)使得一些被認(rèn)為已經(jīng)與所有電源斷開的線 路帶電，該會給電網(wǎng)維修人員和用戶帶來電擊的危險(xiǎn)。因此，并網(wǎng)逆變器必須具備一種可靠 有效的孤島檢測方法。
[0003] 目前，常用的孤島檢測方法分為被動(dòng)式孤島檢測法和主動(dòng)式孤島檢測法。
[0004] 被動(dòng)式孤島檢測法常用的是檢測電壓幅值和頻率，當(dāng)電壓幅值或頻率越過設(shè)定的 保護(hù)闊值時(shí)可W檢測出孤島狀態(tài)。但是當(dāng)逆變器提供的有功和無功功率與負(fù)載需求的只有 輕微失配甚至完全匹配時(shí)，電壓幅值與頻率偏移量難W越過設(shè)定的保護(hù)闊值，孤島檢測就 會失敗，有較大的檢測盲區(qū)。
[0005] 主動(dòng)式孤島檢測法常用的是主動(dòng)頻率偏移法，原理是并網(wǎng)逆變器通過向電網(wǎng)注入 稍微有點(diǎn)失真的電流，W使得逆變器輸出端電壓的頻率在斷網(wǎng)后形成一個(gè)連續(xù)向上或向下 改變的趨勢，最終頻率偏移超過設(shè)定闊值，則孤島狀態(tài)被檢測出來。主動(dòng)頻率偏移法所加擾 動(dòng)使電流波形崎變，會影響并網(wǎng)逆變器的輸出電能質(zhì)量；另外對于向上移頻法，如果負(fù)載呈 阻容性，則可能造成孤島檢測失敗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述問題，本發(fā)明提供了一種對逆變器輸出電能質(zhì)量影響小，且無檢測盲區(qū) 的孤島檢測方法和系統(tǒng)。
[0007] 本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為； 一種基于無功-頻率正反饋的孤島檢測方法，其特征在于包括W下步驟： 步驟1，在每個(gè)采樣周期讀取并網(wǎng)點(diǎn)電壓； 步驟2,將并網(wǎng)點(diǎn)電壓經(jīng)過鎖相環(huán)得到頻率f; 步驟3,判斷并網(wǎng)點(diǎn)電壓頻率f是否大于過頻或小于欠頻保護(hù)闊值，如果是，則檢測出 孤島狀態(tài)，停機(jī)，斷開與電網(wǎng)的連接姻果沒有，進(jìn)入步驟4 ; 步驟4,將并網(wǎng)點(diǎn)電壓頻率經(jīng)過帶通濾波器得到通帶帶寬Af，將通帶帶寬Af乘W比 例增益系數(shù)，得到的值通過限幅得到無功電流擾動(dòng)量Ai，將無功電流擾動(dòng)量Ai加在無功 電流給定上； 步驟5,根據(jù)負(fù)載的無功-頻率特性：
電網(wǎng)斷電時(shí)，逆變器檢測到的頻率增大，正反饋?zhàn)饔脮鼓孀兤鱭軸電流給定增加， 該樣會增大逆變器輸出的無功功率，從而頻率會進(jìn)一步增大，增大的頻率進(jìn)一步增加逆變 器的無功功率，最終頻率會超出正常工作范圍，配合被動(dòng)孤島檢測方法，最終檢測出孤島狀 態(tài)。
[0008] 作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟2中的鎖相環(huán)為同步參考坐標(biāo)系鎖相環(huán)。
[0009] 進(jìn)一步，所述過頻保護(hù)闊值為50. 2化，欠頻保護(hù)闊值為47. 2化。
[0010] 一種基于無功-頻率正反饋的孤島檢測系統(tǒng)，包括并網(wǎng)逆變器、負(fù)載和電網(wǎng)，其特 征在于還包括： 電流、電壓采集單元，分別用于采集并網(wǎng)逆變器的輸出S相電流（1。、16、1。）和并網(wǎng)點(diǎn)； 相電壓 <X、Ub、U。）； 電流、電壓油c-dq相坐標(biāo)變換器，分別用于將S相電流、電壓（i。、ib、i。）、（U。、Ub、U。） 轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)電流、電壓（1<1、1<1)、（叫和。。）； 鎖相環(huán)化L，與電壓油c-dq相坐標(biāo)變換器相連，用于計(jì)算鎖相角q和頻率f，其中鎖相 角qq用來參與電流、電壓油c-dq相坐標(biāo)變換器之間的坐標(biāo)變換； 帶通濾波器，與鎖相環(huán)化L相連，用于計(jì)算通帶帶寬Af; 增益模塊，用于將通帶帶寬Af乘W增益放大； 限幅器，與增益模塊相連，用于將乘W增益后的Af值經(jīng)過限幅得到無功電流擾動(dòng)量 Ai; d軸比例積分調(diào)節(jié)器，用于將實(shí)際電流d軸分量id與d軸電流給定量i/進(jìn)行比較后的 誤差值進(jìn)行積分變換，得到d軸控制量； q軸比例積分調(diào)節(jié)器，用于將實(shí)際電流q軸分量i。與q軸電流給定量i加上無功電流 擾動(dòng)量Ai的值進(jìn)行比較后的誤差值進(jìn)行積分變換，得到q軸控制量； dq-aP坐標(biāo)變換器，用于將d軸、q軸控制量轉(zhuǎn)換成aP軸下的控制量； SVPWM調(diào)制器，用于將aP軸下的控制量通過SVPWM調(diào)制算法得到PWM波控制逆變器 各橋臂的通斷。
[0011] 作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述鎖相環(huán)為同步參考坐標(biāo)系鎖相環(huán)。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的基于無功-頻率正反饋的孤島檢測方法沒有檢測 盲區(qū)；由于不存在人為引入的電流擾動(dòng)，對電能質(zhì)量的影響也較小，采用在電網(wǎng)正常時(shí)，由 于并網(wǎng)點(diǎn)電壓頻率的波動(dòng)很小，逆變器對并網(wǎng)電流只施加很小的無功電流擾動(dòng)，對并網(wǎng)逆 變器的功率因數(shù)沒有影響，對并網(wǎng)電流諧波的影響也很小；本發(fā)明不受負(fù)載性質(zhì)的影響，能 夠檢測出高品質(zhì)因數(shù)系統(tǒng)下的孤島狀態(tài)。
【附圖說明】
[0013] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】進(jìn)行進(jìn)一步的說明： 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的控制系統(tǒng)框圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]W下將結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的構(gòu)思及技術(shù)效果進(jìn)行清楚、完整地描述，W 充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一部分實(shí)施 例，而不是全部實(shí)施例，基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前 提下所獲得的其他實(shí)施例，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0015] 參照圖2,一種基于無功-頻率正反饋的孤島檢測方法，包括W下步驟： 步驟1，在每個(gè)采樣周期讀取并網(wǎng)點(diǎn)電壓ua、ub、uc; 步驟2,將并網(wǎng)點(diǎn)電壓經(jīng)過同步參考坐標(biāo)系鎖相環(huán)得到頻率f; 步驟3,判斷并網(wǎng)點(diǎn)電壓頻率f是否大于50. 2化，或小于47. 2化，如果是，則檢測出孤島 狀態(tài)，停機(jī)，斷開與電網(wǎng)的連接；如果不是，則進(jìn)入步驟4 ; 步驟4,給并網(wǎng)電流施加擾動(dòng)，將并網(wǎng)點(diǎn)電壓頻率f經(jīng)過一個(gè)二階帶通濾波器得到Af， 帶通濾波器可W