專利名稱：基于同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的主動頻率偏移孤島檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主動頻率偏移孤島檢測方法。
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)的保護措施，當電網(wǎng)斷開后，光伏發(fā)電系統(tǒng)作為孤立電源繼續(xù)向本地負載繼續(xù)供電，這就形成了 “孤島效應(yīng)”。孤島效應(yīng)對于電氣負載以及電網(wǎng)維護人員都可能造成巨大損害，因此相應(yīng)國際標準中都明確提出光伏并網(wǎng)逆變器必須具有符合其標準的反孤島功能，也即在孤島現(xiàn)象發(fā)生后，在規(guī)定的時間內(nèi)光伏系統(tǒng)能夠檢測出孤島現(xiàn)象的發(fā)生并及時停止發(fā)電，消除孤島現(xiàn)象。孤島檢測方法一般分為兩大類遠程檢測和本地檢測。本地檢測又可以分為兩類 被動式孤島檢測算法和主動式孤島檢測算法。被動式孤島檢測算法比較有代表性的是以下兩種方法，一是電壓諧波檢測法，該方法通過檢測電網(wǎng)接入點電壓的總諧波畸變率來判斷孤島現(xiàn)象的發(fā)生。其優(yōu)點在于當并網(wǎng)逆變器與本地負載功率匹配時不存在檢測盲區(qū)，然而實際系統(tǒng)中的非線性因素可能導致在電網(wǎng)正常情況下接入點電壓總諧波畸變率高于現(xiàn)行標準，這樣就可能因為檢測閾值過小而在電網(wǎng)正常的情況下出現(xiàn)誤判斷。二是過欠壓、過欠頻檢測法，該方法通過檢測接入點電壓幅值、頻率是否出現(xiàn)異常來判斷孤島是否形成，該方法比較實用，但當并網(wǎng)逆變器與本地負載功率匹配時存在檢測盲區(qū)。主動式檢測法中比較具有代表性的有擾動注入法和正反饋頻率偏移法。擾動注入法通過周期性向輸出電流中加入特定的擾動信號，同時通過檢測接入點電壓是否出現(xiàn)相應(yīng)擾動來判斷孤島的存在。與電壓諧波檢測法相比，這種方法穩(wěn)定性和準確性較高。然而當多臺并聯(lián)的逆變器同時進行諧波注入時會產(chǎn)生相互干擾，同時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，從而導致接入點電壓相位、頻率跟隨發(fā)生變化，電壓的變化將進一步體現(xiàn)在電流控制中，這樣就會形成一種正反饋過程，最終接入點電壓的頻率超出正常的工作閾值而檢測出孤島的存在。傳統(tǒng)的頻率偏移法在引入相角(頻率)非線性變化的同時，在實際的有功、無功電流中也引入了非線性的畸變，而有功電流波動又會引起直流母線電壓的波動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了應(yīng)對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)坐標系下的主動頻率偏移孤島檢測方法?；谕叫D(zhuǎn)坐標系下的主動頻率偏移孤島檢測方法，它由以下步驟實現(xiàn)步驟一、利用三相鎖相環(huán)對交流電網(wǎng)電壓進行鎖相，獲得交流電網(wǎng)電壓在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的矢量角度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)果作為檢測結(jié)果輸出，實現(xiàn)基于同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的主動頻率偏移孤島檢測。步驟一中獲得交流電網(wǎng)電壓在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的矢量角度e的過程具體為通過三相鎖相環(huán)對交流電壓進行鎖相，得到的相角即為當前時刻電網(wǎng)電壓矢量與 a 3坐標系下中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)坐標系中d 軸與a軸夾角；步驟ニ中獲得電流矢量角度e,的過程為dq旋轉(zhuǎn)坐標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)坐標系下的主動頻率偏移孤島檢測方法，其特征是它由以下步驟實現(xiàn)步驟一、利用三相鎖相環(huán)對交流電網(wǎng)電壓進行鎖相，獲得交流電網(wǎng)電壓在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的矢量角度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)果作為檢測結(jié)果輸出，實現(xiàn)基于同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的主動頻率偏移孤島檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的主動頻率偏移孤島檢測方法，其特征在于步驟一中獲得交流電網(wǎng)電壓在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的矢量角度θ的過程具體為通過三相鎖相環(huán)對交流電壓進行鎖相，得到的相角即為當前時刻電網(wǎng)電壓矢量與α β 坐標系下中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)坐標系下的主動頻率偏移孤島檢測方法，其特征在于步驟二中獲得電流矢量角度θ i的過程為dq旋轉(zhuǎn)坐標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 ]采用主動頻率偏移法，通過控制電流矢量角θ i來控制電流矢量的旋轉(zhuǎn)角速度，對各相相電流的頻率進行提升，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)坐標系下的主動頻率偏移孤島檢測方法，其特征在于步驟三中，獲得無功電流的給定值i,—的過程為對電壓和電流矢量角的關(guān)系作進一步的整理，得θ;
全文摘要
基于同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的主動頻率偏移孤島檢測方法，涉及一種主動頻率偏移孤島檢測方法。本發(fā)明能夠應(yīng)對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)坐標系下的主動頻率偏移孤島檢測算法與被動式孤島檢測算法相比較，當負載功率與逆變器輸出功率相匹配時，不存在檢測盲區(qū)，與傳統(tǒng)的主動頻率偏移算法相比較，其畸變位置不是發(fā)生在電流過零處，有功電流不會發(fā)生波動，從而直流母線電壓不會因此而波動。本發(fā)明適用于孤島檢測。
文檔編號H02J3/38GK102290802SQ20111024138
公開日2011年12月21日 申請日期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, 張學廣, 徐殿國, 王瑞 申請人:哈爾濱工業(yè)大學