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      一種基于無(wú)功擾動(dòng)的三相光伏逆變器主動(dòng)反孤島方法

      文檔序號(hào):7459725閱讀:347來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:一種基于無(wú)功擾動(dòng)的三相光伏逆變器主動(dòng)反孤島方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及光伏新能源領(lǐng)域,具體而言,涉及一種基于無(wú)功擾動(dòng)的三相光伏逆變器主動(dòng)反孤島方法。
      背景技術(shù)
      隨著社會(huì)的發(fā)展、能源的緊缺,并網(wǎng)型風(fēng)能太陽(yáng)能組成的發(fā)電系統(tǒng)越來(lái)越多,對(duì)電網(wǎng)的影響也越來(lái)越大,因此電網(wǎng)對(duì)以太陽(yáng)能為代表的新能源發(fā)電設(shè)備的要求也越來(lái)越高, 尤其是這種發(fā)電設(shè)備存在的孤島效應(yīng),對(duì)電網(wǎng),對(duì)逆變器設(shè)備、對(duì)人身安全都會(huì)有極大的危害。所謂的孤島效應(yīng)就是電力系統(tǒng)網(wǎng)中,由于故障原因或者其它的人為原因造成電力系統(tǒng)網(wǎng)停止運(yùn)行,如果這個(gè)電力系統(tǒng)網(wǎng)存在分布式電源系統(tǒng),即像光伏逆變器這樣的供電系統(tǒng), 就會(huì)造成電力系統(tǒng)網(wǎng)停止運(yùn)行后,光伏逆變器這樣的分布式能源就會(huì)繼續(xù)給局部電網(wǎng)中的負(fù)載供電,在一些特殊的情況下形成一個(gè)獨(dú)立的小型發(fā)電系統(tǒng)。這樣就會(huì)造成一些嚴(yán)重的后果局部電網(wǎng)中的發(fā)電設(shè)備仍然運(yùn)行可能會(huì)給線路維修人員帶來(lái)極大的安全隱患;局部電網(wǎng)的電能質(zhì)量不能夠保證;局部電網(wǎng)的不匹配可能損壞逆變器。目前,光伏逆變器針對(duì)孤島的檢測(cè)方法主要分為兩大類被動(dòng)孤島檢測(cè)和主動(dòng)孤島檢測(cè)。被動(dòng)孤島檢測(cè)是通過檢測(cè)逆變器輸出端與電網(wǎng)耦合處的電網(wǎng)電壓、電網(wǎng)頻率等, 在符合孤島效應(yīng)條件時(shí)使逆變器脫離電網(wǎng),這種檢測(cè)方法主要包括過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、 過頻保護(hù)、欠頻保護(hù)等,逆變器輸出的電能質(zhì)量高,但檢測(cè)出孤島效應(yīng)的概率低,盲區(qū)大。主動(dòng)孤島檢測(cè)是逆變器對(duì)輸出的電流主動(dòng)的引入變化或者是擾動(dòng),促使逆變器與電網(wǎng)耦合處的電壓參數(shù)發(fā)生變化,并超出設(shè)定范圍,從而使逆變器停止運(yùn)行。此種方法比前一種方法檢測(cè)出孤島效應(yīng)的概率大,盲區(qū)小,但由于引進(jìn)擾動(dòng)量,穩(wěn)定性不好,會(huì)使逆變器的一些電能質(zhì)量受到影響。目前主要有主動(dòng)頻率偏移法和滑動(dòng)頻率偏移法。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明提供一種基于無(wú)功擾動(dòng)的三相光伏逆變器主動(dòng)反孤島方法,用以有效降低逆變器對(duì)電網(wǎng)輸出諧波,縮短各種功率段反孤島的檢測(cè)時(shí)間。為達(dá)到上述目的,本發(fā)明提供了一種基于無(wú)功擾動(dòng)的三相光伏逆變器主動(dòng)反孤島方法,該方法包括以下步驟a,在三相逆變器并網(wǎng)后,以時(shí)間T為擾動(dòng)周期在鎖相環(huán)角度為O時(shí)對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功功率進(jìn)行一個(gè)工頻周期的擾動(dòng),無(wú)功擾動(dòng)量為有功功率的k倍,O. 05 < k < O. 2 ;b,在下一個(gè)擾動(dòng)周期檢測(cè)三相逆變器和電網(wǎng)公共耦合處的電網(wǎng)頻率,若檢測(cè)的電網(wǎng)頻率與上一個(gè)擾動(dòng)周期電網(wǎng)頻率的差值超過一設(shè)定值,將無(wú)功擾動(dòng)量增加一倍繼續(xù)對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功功率進(jìn)行擾動(dòng);C,重復(fù)步驟b,若檢測(cè)到的電網(wǎng)頻率超出保護(hù)限值,則判定電網(wǎng)出現(xiàn)孤島效應(yīng),觸發(fā)孤島保護(hù)功能使三相逆變器停止運(yùn)行。
      進(jìn)一步地,上述方法還包括以下步驟在對(duì)電網(wǎng)無(wú)功功率添加無(wú)功擾動(dòng)量時(shí),將當(dāng)前周期的電網(wǎng)頻率與上一個(gè)周期的電網(wǎng)頻率的變化值Λ f作為無(wú)功擾動(dòng)的正反饋量,使電網(wǎng)頻率向著偏大的方向偏移。進(jìn)一步地,上述方法還包括以下步驟若對(duì)電網(wǎng)無(wú)功功率進(jìn)行擾動(dòng)的無(wú)功擾動(dòng)量超過最大允許值,則判定電網(wǎng)出現(xiàn)孤島效應(yīng),觸發(fā)孤島保護(hù)功能使三相逆變器停止運(yùn)行。進(jìn)一步地,上述方法還包括以下步驟若對(duì)電網(wǎng)無(wú)功功率進(jìn)行擾動(dòng)的次數(shù)超過最大允許次數(shù),則判定電網(wǎng)出現(xiàn)孤島效應(yīng),觸發(fā)孤島保護(hù)功能使三相逆變器停止運(yùn)行。在上述實(shí)施例中,當(dāng)孤島發(fā)生時(shí),無(wú)功擾動(dòng)就會(huì)連續(xù)發(fā)生,擾動(dòng)量也會(huì)一直增加, 電壓頻率也越來(lái)越大,形成頻率正向偏移的正反饋系統(tǒng),從而主動(dòng)判斷出發(fā)生孤島,觸發(fā)孤島保護(hù)功能保護(hù)逆變系統(tǒng)。同時(shí),通過采用上述技術(shù)方案,不需要時(shí)刻調(diào)整電網(wǎng)電壓與電流的相角,電流輸出連續(xù)變化、穩(wěn)定性較好,輸出諧波小,對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量影響小,而且檢測(cè)速度快,達(dá)到更快檢測(cè)孤島的效果。


      為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明一實(shí)施例的基于無(wú)功擾動(dòng)的三相光伏逆變器主動(dòng)反孤島的電流環(huán)的系統(tǒng)控制框圖;圖2為有功功率與無(wú)功功率之間關(guān)系的曲線圖;圖3為并網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生孤島時(shí)相角變化量和k值(無(wú)功電流與有功電流比值)的關(guān)系曲線圖。
      具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。圖I為本發(fā)明一實(shí)施例的基于無(wú)功擾動(dòng)的三相光伏逆變器主動(dòng)反孤島的電流環(huán)的系統(tǒng)控制框圖;如圖I所示,三相并網(wǎng)型光伏逆變器電流環(huán)的控制分為有功電流控制和無(wú)功電流控制,在沒有要求無(wú)功功率控制的條件下,無(wú)功電流的參考值一般為零。圖I中,Idg和Iqg分別為有功電流和無(wú)功電流參考值,Id和Iq分別為有功電流和無(wú)功電流反饋值,在逆變器運(yùn)行時(shí)可以控制無(wú)功電流參考值Iqg為零,則通過逆變器控制可以使逆變器輸出的無(wú)功電流為零,逆變器輸出全為有功電流,功率因數(shù)為I。如果對(duì)無(wú)功電流加入一個(gè)無(wú)功擾動(dòng)量,擾動(dòng)的幅值為Iqg = kldg, O. 05 < k < O. 2(1-1)
      加入擾動(dòng)值后,逆變器輸出電流幅值增大,包含無(wú)功電流和有功電流,根據(jù)三相平衡原則,逆變器單相電流可以表示為Ig(t) =Id' sin(wt) +Iq; sin(wt) = M · Id/ · sin(wt+ Θ )(1-2)圖2為有功功率與無(wú)功功率之間關(guān)系的曲線圖;由圖2可知,由于無(wú)功電流的改變而引起的電流相角變化量Θ為Θ = arcsin(k/Vl + k2) (1-3)圖3為并網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生孤島時(shí)相角變化量和k值(無(wú)功電流與有功電流比值)的關(guān)系曲線圖。如圖3所示,當(dāng)電網(wǎng)電壓正常時(shí),由于有電網(wǎng)的作用,此時(shí)在電網(wǎng)與逆變器的耦合處電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)頻率不會(huì)變化,當(dāng)電網(wǎng)處于孤島狀態(tài)時(shí),耦合處的電壓和頻率就會(huì)隨輸出電流的變化而變化。當(dāng)加入無(wú)功擾動(dòng)時(shí),就可以根據(jù)在耦合處的電壓相角的變化,來(lái)檢測(cè)出電網(wǎng)頻率的變化。以下為圖I實(shí)施例的基于無(wú)功擾動(dòng)的三相光伏逆變器主動(dòng)反孤島方法,包括以下步驟a,在三相逆變器并網(wǎng)后,以時(shí)間T為擾動(dòng)周期在鎖相環(huán)角度為O時(shí)對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功功率進(jìn)行一個(gè)工頻周期的擾動(dòng),無(wú)功擾動(dòng)量為有功功率的k倍,其中,T為電網(wǎng)工頻周期的整數(shù)倍,其中,T為電網(wǎng)工頻周期的整數(shù)倍,O. 05 < k < O. 2 ;改變輸出電流幅值可以改變有功功率與無(wú)功功率之間的比值,如果孤島發(fā)生,這個(gè)比值就會(huì)改變電網(wǎng)的頻率。b,在下一個(gè)擾動(dòng)周期檢測(cè)三相逆變器和電網(wǎng)公共耦合處的電網(wǎng)頻率,若檢測(cè)的電網(wǎng)頻率與上一個(gè)擾動(dòng)周期電網(wǎng)頻率的差值超過一設(shè)定值,將無(wú)功擾動(dòng)量增加一倍繼續(xù)對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功功率進(jìn)行擾動(dòng);通過增加無(wú)功擾動(dòng)將改變輸出電流的幅值以及相角,同時(shí)檢測(cè)擾動(dòng)加入當(dāng)前周期的頻率,將此頻率減去上一周期的頻率,得到電網(wǎng)頻率變化值Λ f,并對(duì)此變化值做一個(gè)限值,這個(gè)限值的大小由加入的擾動(dòng)量大小可以根據(jù)圖3決定。C,重復(fù)步驟b,若檢測(cè)到的電網(wǎng)頻率超出保護(hù)限值,則判定電網(wǎng)出現(xiàn)孤島效應(yīng),觸發(fā)孤島保護(hù)功能使三相逆變器停止運(yùn)行。當(dāng)孤島發(fā)生時(shí),無(wú)功擾動(dòng)就會(huì)連續(xù)發(fā)生,擾動(dòng)量也會(huì)一直增加,電壓頻率也越來(lái)越大,形成頻率正向偏移的正反饋系統(tǒng),從而主動(dòng)判斷出發(fā)生孤島,觸發(fā)孤島保護(hù)功能保護(hù)逆變系統(tǒng)。當(dāng)電網(wǎng)正常時(shí),電網(wǎng)頻率由電網(wǎng)決定,電網(wǎng)頻率變化值A(chǔ)f不會(huì)超出限值;如果孤島發(fā)生,加入的無(wú)功擾動(dòng)量就會(huì)改變電網(wǎng)的頻率,從而使電網(wǎng)頻率變化值超出限值。因此,可以在對(duì)電網(wǎng)無(wú)功功率添加無(wú)功擾動(dòng)量時(shí),將當(dāng)前周期的電網(wǎng)頻率與上一個(gè)周期的電網(wǎng)頻率的變化值A(chǔ)f作為無(wú)功擾動(dòng)的正反饋量,使電網(wǎng)頻率向著偏大的方向偏移。為避免電流值超出三相逆變器的限值,造成不必要的保護(hù),還可以對(duì)無(wú)功擾動(dòng)量設(shè)定最大允許值,若對(duì)電網(wǎng)無(wú)功功率進(jìn)行擾動(dòng)的無(wú)功擾動(dòng)量超過最大允許值,則判定電網(wǎng)出現(xiàn)孤島效應(yīng),觸發(fā)孤島保護(hù)功能使三相逆變器停止運(yùn)行。此外,為避免電流值超出三相逆變器的限值,造成不必要的保護(hù),還可以對(duì)無(wú)功擾動(dòng)次數(shù)設(shè)定最大允許次數(shù),若對(duì)電網(wǎng)無(wú)功功率進(jìn)行擾動(dòng)的次數(shù)超過最大允許次數(shù),則判定電網(wǎng)出現(xiàn)孤島效應(yīng),觸發(fā)孤島保護(hù)功能使三相逆變器停止運(yùn)行。
      綜上所述,本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了以下有益效果通過采用上述實(shí)施例的技術(shù)方案,不需要時(shí)刻調(diào)整電網(wǎng)電壓與電流的相角,電流輸出連續(xù)變化、穩(wěn)定性較好,輸出諧波小,對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量影響小,而且檢測(cè)速度快,達(dá)到更快檢測(cè)孤島的效果。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解附圖只是一個(gè)實(shí)施例的示意圖,附圖中的模塊或流程并不一定是實(shí)施本發(fā)明所必須的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)施例中的裝置中的模塊可以按照實(shí)施例描述分布于實(shí)施例的裝置中,也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)裝置中。上述實(shí)施例的模塊可以合并為一個(gè)模塊,也可以進(jìn)一步拆分成多個(gè)子模塊。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對(duì)其限制;盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改,或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換; 而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
      權(quán)利要求
      1.一種基于無(wú)功擾動(dòng)的三相光伏逆變器主動(dòng)反孤島方法,其特征在于,包括以下步驟a,在三相逆變器并網(wǎng)后,以時(shí)間T為擾動(dòng)周期在鎖相環(huán)角度為O時(shí)對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功功率進(jìn)行一個(gè)工頻周期的擾動(dòng),無(wú)功擾動(dòng)量為有功功率的k倍,其中,T為電網(wǎng)工頻周期的整數(shù)倍,O. 05 < k < O. 2 ;b,在下一個(gè)擾動(dòng)周期檢測(cè)三相逆變器和電網(wǎng)公共耦合處的電網(wǎng)頻率,若檢測(cè)的電網(wǎng)頻率與上一個(gè)擾動(dòng)周期電網(wǎng)頻率的差值超過一設(shè)定值,將無(wú)功擾動(dòng)量增加一倍繼續(xù)對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功功率進(jìn)行擾動(dòng);c,重復(fù)步驟b,若檢測(cè)到的電網(wǎng)頻率超出保護(hù)限值,則判定電網(wǎng)出現(xiàn)孤島效應(yīng),觸發(fā)孤島保護(hù)功能使三相逆變器停止運(yùn)行。
      2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三相光伏逆變器主動(dòng)反孤島方法,其特征在于,還包括以下步驟在對(duì)電網(wǎng)無(wú)功功率添加無(wú)功擾動(dòng)量時(shí),將當(dāng)前周期的電網(wǎng)頻率與上一個(gè)周期的電網(wǎng)頻率的變化值△ f作為無(wú)功擾動(dòng)的正反饋量,使電網(wǎng)頻率向著偏大的方向偏移。
      3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三相光伏逆變器主動(dòng)反孤島方法,其特征在于,還包括以下步驟若對(duì)電網(wǎng)無(wú)功功率進(jìn)行擾動(dòng)的無(wú)功擾動(dòng)量超過最大允許值,則判定電網(wǎng)出現(xiàn)孤島效應(yīng),觸發(fā)孤島保護(hù)功能使三相逆變器停止運(yùn)行。
      4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三相光伏逆變器主動(dòng)反孤島方法,其特征在于,還包括以下步驟若對(duì)電網(wǎng)無(wú)功功率進(jìn)行擾動(dòng)的次數(shù)超過最大允許次數(shù),則判定電網(wǎng)出現(xiàn)孤島效應(yīng),觸發(fā)孤島保護(hù)功能使三相逆變器停止運(yùn)行。
      全文摘要
      本發(fā)明公開了一種基于無(wú)功擾動(dòng)的三相光伏逆變器主動(dòng)反孤島方法,該方法包括以下步驟a,在三相逆變器并網(wǎng)后,以時(shí)間T為擾動(dòng)周期在鎖相環(huán)角度為0時(shí)對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功功率進(jìn)行一個(gè)工頻周期的擾動(dòng),無(wú)功擾動(dòng)量為有功功率的k倍,0.05<k<0.2;b,在下一個(gè)擾動(dòng)周期檢測(cè)三相逆變器和電網(wǎng)公共耦合處的電網(wǎng)頻率,若檢測(cè)的電網(wǎng)頻率與上一個(gè)擾動(dòng)周期電網(wǎng)頻率的差值超過一設(shè)定值,將無(wú)功擾動(dòng)量增加一倍繼續(xù)對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功功率進(jìn)行擾動(dòng);c,重復(fù)步驟b,若檢測(cè)到的電網(wǎng)頻率超出保護(hù)限值,則判定電網(wǎng)出現(xiàn)孤島效應(yīng),觸發(fā)孤島保護(hù)功能使三相逆變器停止運(yùn)行。
      文檔編號(hào)H02M1/12GK102611137SQ20121007084
      公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
      發(fā)明者胡遇春, 邢波, 郭海亞 申請(qǐng)人:北京昆蘭新能源技術(shù)有限公司
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