一種基于有功電流擾動(dòng)的正反饋孤島檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種三相并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)檢測(cè)方法，具體是一種分布式并網(wǎng) 發(fā)電系統(tǒng)的主動(dòng)正反饋式孤島檢測(cè)方法，屬于三相并網(wǎng)逆變器的電網(wǎng)檢測(cè)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在由并網(wǎng)逆變器和電網(wǎng)構(gòu)成的分布式發(fā)電系統(tǒng)中，逆變裝置并網(wǎng)點(diǎn)附近的負(fù)載由 逆變裝置和電網(wǎng)共同供電，當(dāng)逆變裝置輸出功率與負(fù)載功率相匹配且負(fù)載的電網(wǎng)端因故障 停止供電時(shí)，逆變裝置可能會(huì)繼續(xù)向負(fù)載供電，從而形成電網(wǎng)之外的孤島運(yùn)行狀態(tài)。孤島狀 態(tài)會(huì)使得一些被認(rèn)為已經(jīng)與電網(wǎng)斷開(kāi)的線路帶電，這會(huì)給電網(wǎng)維修人員和用戶的人身安全 帶來(lái)威脅。
[0003] 目前，常用的孤島檢測(cè)方法有被動(dòng)式孤島檢測(cè)法和主動(dòng)式孤島檢測(cè)法兩種，被動(dòng) 式孤島檢測(cè)法常用的是檢測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)電壓的幅值、頻率、諧波，這三種方法都有較大的檢測(cè)盲 區(qū)，只能作為輔助檢測(cè)手段。主動(dòng)式孤島檢測(cè)法常用的是主動(dòng)頻移法和無(wú)功功率擾動(dòng)法，主 動(dòng)頻移法會(huì)對(duì)逆變裝置輸出電流的諧波造成影響，在功率較大的三相并網(wǎng)逆變器中一般較 少使用，無(wú)功功率擾動(dòng)法則在高品質(zhì)因數(shù)下有檢測(cè)盲區(qū)，無(wú)法完全檢出不同品質(zhì)因數(shù)下的 孤島效應(yīng)。因此，一種既能快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出孤島的發(fā)生又能避免對(duì)輸出電流諧波產(chǎn)生影 響的孤島檢測(cè)方法對(duì)于分布式發(fā)電裝置來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)非常重要的研究課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種對(duì)逆變裝置輸出電流諧波影響 小，且無(wú)檢測(cè)盲區(qū)的孤島檢測(cè)方法，通過(guò)發(fā)生孤島時(shí)逆變裝置輸出的有功電流對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電 壓的影響，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)是否發(fā)生孤島效應(yīng)的判斷。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種基于有功電流擾動(dòng)的正反饋 孤島檢測(cè)方法，所述檢測(cè)方法的步驟包括： a) 在每個(gè)采樣周期讀取一次并網(wǎng)點(diǎn)線電壓，將讀取的線電壓從三相靜止坐標(biāo)系變換到 兩相靜止坐標(biāo)系上，然后再將兩相靜止坐標(biāo)系上的分量變換到電網(wǎng)電壓矢量定向的兩 相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上，利用軟件鎖相技術(shù)，獲得電網(wǎng)電壓同步矢量角0、電網(wǎng)電壓在同步坐 標(biāo)系上的D軸分量和Q軸分量權(quán)彳； b) 對(duì)D軸分量作低通濾波，根據(jù)逆變裝置的允許工作電壓范圍，對(duì)低通濾波后的 設(shè)定上下限得到將未做任何處理的^^除以^^，即可得到逆變裝置在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 下的D軸有功電流控制系數(shù)巧』； c) 將有功電流控制系數(shù)乘以有功電流給定會(huì)經(jīng)過(guò)ΡΙ控制、電壓前饋和空間 矢量脈寬調(diào)制模塊控制逆變裝置的輸出功率A; d )在孤島狀態(tài)下，逆變裝置的輸出功率/?的變化會(huì)影響負(fù)載電壓w g的變化，而負(fù)載 電壓的變化會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓在同步坐標(biāo)系上的D軸分量Κ?的變化，通過(guò)對(duì)的處理得到 的有功電流控制系數(shù)仏則會(huì)通過(guò)有功電流給定V反過(guò)來(lái)影響逆變裝置的輸出功率巧，如 此反復(fù)，形成對(duì)負(fù)載電壓的正反饋影響，直到;^的電壓幅值和頻率超過(guò)限值而停機(jī)。
[0006] 進(jìn)一步的，所述三相靜止坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系的變換公式為：
〒述兩相靜止坐標(biāo)系上的分量變換到電網(wǎng)電 壓矢量定向的兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換公式為：
，其中，〃辦和為并網(wǎng)點(diǎn)線電壓，和為電 網(wǎng)電壓在兩相靜止坐標(biāo)系上的.軸分量和#軸分量，沒(méi).為電網(wǎng)電壓矢量角，:心和％為電網(wǎng)電 壓在電網(wǎng)電壓矢量定向的兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的D軸分量和Q軸分量。
[0007] 進(jìn)一步的，所述低通濾波后的Κ?的上下限是根據(jù)逆變裝置正常允許運(yùn)行電壓范圍 設(shè)定的，其上限是由逆變裝置的允許并網(wǎng)電壓上限確定的，一般為〗，其下限是 由逆變裝置的允許并網(wǎng)電壓下限確定的，一般為其中？:·ν為額定電壓。
[0008] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是： 對(duì)逆變裝置有功電流的擾動(dòng)控制，既可保證逆變裝置在正常運(yùn)行時(shí)對(duì)輸出電流的諧波 畸變率沒(méi)有影響，又可保證在發(fā)生孤島時(shí)，該孤島檢測(cè)方法沒(méi)有檢測(cè)盲區(qū)，大大提高了孤島 檢測(cè)范圍，同時(shí)由于有正反饋的存在，其檢測(cè)速度也能輕易滿足規(guī)范要求，此外，由于逆變 裝置的正常運(yùn)行范圍在規(guī)范中已經(jīng)確定，因此，對(duì)于確定低通濾波后的上下限也非常簡(jiǎn) 單。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1為本發(fā)明所提及的孤島發(fā)生時(shí)有功電流給定與輸出電壓之間的正反饋關(guān)系 圖。
[0010] 圖2為本發(fā)明所提及的基于有功電流擾動(dòng)的正反饋孤島檢測(cè)方法的程序執(zhí)行流程 圖。
[0011] 圖3為本發(fā)明所提及的控制系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種基于有功電流擾動(dòng)的正反饋孤島檢測(cè)方法作進(jìn)一 步描述。
[0013] 如圖1所示，圖1顯示了具備上述孤島檢測(cè)算法的逆變裝置在孤島發(fā)生時(shí)有功電流 給定與輸出電壓之間的正反饋關(guān)系圖。通過(guò)逆變裝置輸出電流在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的D軸 分量對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電壓的影響，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)是否發(fā)生孤島效應(yīng)的判斷，由公式（1) 巧=3(^ + 1^)/2可知，只要鎖相準(zhǔn)確，:?幾乎為零，輸出功率/?基本受％和《影響，而心 由于受電網(wǎng)控制不容易改變，因此，只有^可以有較大的自由度來(lái)改變?yōu)?；由公式? ) 艿=把/^可知，在負(fù)載電阻一定的情況下，負(fù)載電阻消耗的功率與電壓的平方呈正比，而在 孤島狀態(tài)下，負(fù)載電阻消耗的功率直接來(lái)自茍，因此,?可以在孤島狀態(tài)下，影響負(fù)載電阻 兩端的電壓幅值。由于沒(méi)有電網(wǎng)電壓的鉗制，在電阻電壓發(fā)生變化后，會(huì)進(jìn)一步影響Κ?，因 此，在孤島狀態(tài)下，Wd，會(huì)與4同時(shí)影響辱，而茍會(huì)反過(guò)來(lái)進(jìn)一步影響負(fù)載電阻的電壓，如此 反復(fù)，對(duì)輸出電壓產(chǎn)生正反饋控制，直到逆變裝置輸出電壓幅值和頻率超過(guò)限值而封波脫 網(wǎng)。
[0014] 如圖2所示，逆變裝置主控系統(tǒng)在每個(gè)中斷周期讀取電網(wǎng)電壓的幅值和頻率，然后 判斷幅值和頻率是否在要求范圍內(nèi)，如果超出范圍，逆變裝置會(huì)及時(shí)封波脫網(wǎng)，并向上位機(jī) 上報(bào)故障信息，如果電網(wǎng)電壓幅值和頻率沒(méi)有問(wèn)題，則逆變裝置主控系統(tǒng)會(huì)對(duì)根據(jù)電網(wǎng)電 壓進(jìn)行鎖相處理，得到電網(wǎng)電壓的、％和攻。鎖相完成后，需要對(duì)^^進(jìn)行低通濾波處理和 限幅處理得到心，用未作處理的心除以處理后的.，即可得到有功電流控制系數(shù)％，用 有功電流控制系數(shù)乘以有功電流給定值。即可完成該孤島檢測(cè)方法的一次程序執(zhí)行。
[0015] 如圖3所示，在本發(fā)明的控制系統(tǒng)框圖中，除了由光伏電池、儲(chǔ)能電池或燃料電池 等組成的直流電源、逆變裝置、負(fù)載、電網(wǎng)等必備的硬件系統(tǒng)外，本發(fā)明所采用的主動(dòng)式正 反饋孤島檢測(cè)方法共包括以下四個(gè)部分:并網(wǎng)點(diǎn)電壓矢量角計(jì)算、輸出電流在同步旋轉(zhuǎn)坐 標(biāo)系下的D軸控制系數(shù)計(jì)算、并網(wǎng)電流控制和并網(wǎng)點(diǎn)過(guò)/欠壓、過(guò)/欠頻保護(hù)。
[0016] 并網(wǎng)點(diǎn)電壓矢量角計(jì)算是通過(guò)軟件鎖相實(shí)現(xiàn)的，逆變裝置主控系統(tǒng)在每個(gè)采樣周 期讀取一次并網(wǎng)點(diǎn)線電壓，取得三個(gè)線電壓之后，通過(guò)三相靜止坐標(biāo)系到兩相 靜止坐標(biāo)系的變換公式(3)和兩相靜止坐標(biāo)系到電網(wǎng)電壓