專利名稱：基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的主動(dòng)頻率偏移孤島檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主動(dòng)頻率偏移孤島檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
由于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)直接相連，因此需要考慮電網(wǎng)故障情況下系統(tǒng)的保護(hù)措施，當(dāng)電網(wǎng)斷開(kāi)后，光伏發(fā)電系統(tǒng)作為孤立電源繼續(xù)向本地負(fù)載繼續(xù)供電，這就形成了 “孤島效應(yīng)”。孤島效應(yīng)對(duì)于電氣負(fù)載以及電網(wǎng)維護(hù)人員都可能造成巨大損害，因此相應(yīng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中都明確提出光伏并網(wǎng)逆變器必須具有符合其標(biāo)準(zhǔn)的反孤島功能，也即在孤島現(xiàn)象發(fā)生后，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)光伏系統(tǒng)能夠檢測(cè)出孤島現(xiàn)象的發(fā)生并及時(shí)停止發(fā)電，消除孤島現(xiàn)象。孤島檢測(cè)方法一般分為兩大類遠(yuǎn)程檢測(cè)和本地檢測(cè)。本地檢測(cè)又可以分為兩類 被動(dòng)式孤島檢測(cè)算法和主動(dòng)式孤島檢測(cè)算法。被動(dòng)式孤島檢測(cè)算法比較有代表性的是以下兩種方法，一是電壓諧波檢測(cè)法，該方法通過(guò)檢測(cè)電網(wǎng)接入點(diǎn)電壓的總諧波畸變率來(lái)判斷孤島現(xiàn)象的發(fā)生。其優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)并網(wǎng)逆變器與本地負(fù)載功率匹配時(shí)不存在檢測(cè)盲區(qū)，然而實(shí)際系統(tǒng)中的非線性因素可能導(dǎo)致在電網(wǎng)正常情況下接入點(diǎn)電壓總諧波畸變率高于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，這樣就可能因?yàn)闄z測(cè)閾值過(guò)小而在電網(wǎng)正常的情況下出現(xiàn)誤判斷。二是過(guò)欠壓、過(guò)欠頻檢測(cè)法，該方法通過(guò)檢測(cè)接入點(diǎn)電壓幅值、頻率是否出現(xiàn)異常來(lái)判斷孤島是否形成，該方法比較實(shí)用，但當(dāng)并網(wǎng)逆變器與本地負(fù)載功率匹配時(shí)存在檢測(cè)盲區(qū)。主動(dòng)式檢測(cè)法中比較具有代表性的有擾動(dòng)注入法和正反饋頻率偏移法。擾動(dòng)注入法通過(guò)周期性向輸出電流中加入特定的擾動(dòng)信號(hào)，同時(shí)通過(guò)檢測(cè)接入點(diǎn)電壓是否出現(xiàn)相應(yīng)擾動(dòng)來(lái)判斷孤島的存在。與電壓諧波檢測(cè)法相比，這種方法穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性較高。然而當(dāng)多臺(tái)并聯(lián)的逆變器同時(shí)進(jìn)行諧波注入時(shí)會(huì)產(chǎn)生相互干擾，同時(shí)諧波的注入也必將影響逆變器輸出電流的總諧波畸變率。正反饋頻率偏移法通過(guò)控制逆變器輸出電流的相位、頻率等持續(xù)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致接入點(diǎn)電壓相位、頻率跟隨發(fā)生變化，電壓的變化將進(jìn)一步體現(xiàn)在電流控制中，這樣就會(huì)形成一種正反饋過(guò)程，最終接入點(diǎn)電壓的頻率超出正常的工作閾值而檢測(cè)出孤島的存在。傳統(tǒng)的頻率偏移法在引入相角(頻率)非線性變化的同時(shí)，在實(shí)際的有功、無(wú)功電流中也引入了非線性的畸變，而有功電流波動(dòng)又會(huì)引起直流母線電壓的波動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了應(yīng)對(duì)分布式電源在中低壓配電網(wǎng)中的接入需求，從而提供一種基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的主動(dòng)頻率偏移孤島檢測(cè)方法?；谕叫D(zhuǎn)坐標(biāo)系下的主動(dòng)頻率偏移孤島檢測(cè)方法，它由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、利用三相鎖相環(huán)對(duì)交流電網(wǎng)電壓進(jìn)行鎖相，獲得交流電網(wǎng)電壓在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的矢量角度θ ；步驟二、根據(jù)步驟一獲得的交流電網(wǎng)電壓的矢量角度θ確定電流矢量角度Qi ;
步驟三、根據(jù)步驟一獲得的交流電網(wǎng)電壓的矢量角度e和步驟ニ獲得的電流矢 量角度9 ,以及有功電流的給定值id—ref確定無(wú)功電流的給定值ぼ，并采用電流控制器獲 得控制電壓；步驟四、采集光伏逆變器輸出電壓的頻率和幅值，判斷是否發(fā)生孤島效應(yīng)，將判斷 結(jié)果作為檢測(cè)結(jié)果輸出，實(shí)現(xiàn)基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的主動(dòng)頻率偏移孤島檢測(cè)。步驟一中獲得交流電網(wǎng)電壓在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的矢量角度e的過(guò)程具體為通過(guò)三相鎖相環(huán)對(duì)交流電壓進(jìn)行鎖相，得到的相角即為當(dāng)前時(shí)刻電網(wǎng)電壓矢量與 a 3坐標(biāo)系下中a軸夾角e，由于電網(wǎng)電壓矢量定向，該角度e也即dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中d 軸與a軸夾角；步驟ニ中獲得電流矢量角度e,的過(guò)程為dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電量的頻率體現(xiàn)為矢量的矢量角的變化率，具體的電壓、電流角 頻率分別為
權(quán)利要求
1.基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的主動(dòng)頻率偏移孤島檢測(cè)方法，其特征是它由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、利用三相鎖相環(huán)對(duì)交流電網(wǎng)電壓進(jìn)行鎖相，獲得交流電網(wǎng)電壓在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的矢量角度θ ；步驟二、根據(jù)步驟一獲得的交流電網(wǎng)電壓的矢量角度θ確定電流矢量角度Qi ;步驟三、根據(jù)步驟一獲得的交流電網(wǎng)電壓的矢量角度θ和步驟二獲得的電流矢量角度Qi以及有功電流的給定值id ref確定無(wú)功電流的給定值Irf，并采用電流控制器獲得控制電壓；步驟四、采集光伏逆變器輸出電壓的頻率和幅值，判斷是否發(fā)生孤島效應(yīng)，將判斷結(jié)果作為檢測(cè)結(jié)果輸出，實(shí)現(xiàn)基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的主動(dòng)頻率偏移孤島檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的主動(dòng)頻率偏移孤島檢測(cè)方法，其特征在于步驟一中獲得交流電網(wǎng)電壓在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的矢量角度θ的過(guò)程具體為通過(guò)三相鎖相環(huán)對(duì)交流電壓進(jìn)行鎖相，得到的相角即為當(dāng)前時(shí)刻電網(wǎng)電壓矢量與α β 坐標(biāo)系下中α軸夾角θ，由于電網(wǎng)電壓矢量定向，該角度θ也即dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中d軸與 α軸夾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的主動(dòng)頻率偏移孤島檢測(cè)方法，其特征在于步驟二中獲得電流矢量角度θ i的過(guò)程為dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電量的頻率體現(xiàn)為矢量的矢量角的變化率，具體的電壓、電流角頻率分別為Iwi =dejdt[ω = θ/ 電流、電壓的頻率差為Δω = ω 廠 ω設(shè)加入的頻率偏移量與電壓頻率的比值為D，則電流頻率加大為電壓頻率的(1+D)倍，D = ^ ω整理后，獲得加入頻率偏移后電流、電壓矢量角關(guān)系θ i = (1+D) · θ，θ e (0，Ji ]采用主動(dòng)頻率偏移法，通過(guò)控制電流矢量角θ i來(lái)控制電流矢量的旋轉(zhuǎn)角速度，對(duì)各相相電流的頻率進(jìn)行提升，取θ i的值為\1 + )·θ + ·π θe (-π,π/(\ + )-π] 0Θε (π/(\ + )-π,0]{\ + )·θ θ^ (0,^/(1 + /))] πθ e (π/(\ + ),π]
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的主動(dòng)頻率偏移孤島檢測(cè)方法，其特征在于步驟三中，獲得無(wú)功電流的給定值i,—的過(guò)程為對(duì)電壓和電流矢量角的關(guān)系作進(jìn)一步的整理，得θ;
全文摘要
基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的主動(dòng)頻率偏移孤島檢測(cè)方法，涉及一種主動(dòng)頻率偏移孤島檢測(cè)方法。本發(fā)明能夠應(yīng)對(duì)分布式電源在中低壓配電網(wǎng)中的接入需求。本發(fā)明提出的基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的主動(dòng)頻率偏移孤島檢測(cè)算法與被動(dòng)式孤島檢測(cè)算法相比較，當(dāng)負(fù)載功率與逆變器輸出功率相匹配時(shí)，不存在檢測(cè)盲區(qū)，與傳統(tǒng)的主動(dòng)頻率偏移算法相比較，其畸變位置不是發(fā)生在電流過(guò)零處，有功電流不會(huì)發(fā)生波動(dòng)，從而直流母線電壓不會(huì)因此而波動(dòng)。本發(fā)明適用于孤島檢測(cè)。
文檔編號(hào)H02J3/38GK102290802SQ20111024138
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者劉義成, 張學(xué)廣, 徐殿國(guó), 王瑞 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)