CN102262182A - 光伏并网逆变器孤岛检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏并网逆变器孤岛检测方法，包括以下步骤：1)、检测逆变器和电网公共耦合点处电压频率，电压频率在f₁₁与f₁₂之间时，逆变器输出电流的相位与耦合点处电压相同；可通过修改逆变器输出电流与耦合点电压之间的相位，使得输出电流比耦合点电压提前θ°(当f₁₂＜f_grid＜f₂₂)或者滞后θ°(当f₂₁＜f_grid＜f₁₁)；2)、为了补偿频率检测出现的盲区，采取每隔4个工频周期后的1个工频周期内修改逆变器输出电流的幅值并在该周期之后将输出电流幅值回复原来的值来判断是否发生孤岛效应。该方法可有效减少逆变器向电网输出谐波，检测时间短，计算方法简单可以节省控制芯片的运算资源。

Description

光伏并网逆变器孤岛检测方法

技术领域

发明涉及光伏并网逆变器，具体涉及一种主动式孤岛检测方法，该方法可以提高孤岛检测的速度，并且具有对电网影响小的优点。

背景技术

21世纪，能源问题成为全世界共同关注的十大问题之首，太阳能作为一种重要的可再生能源越来越受到人们的关注，太阳能光伏并网发电也成为重要的发电方式之一。随着光伏发电的不断发展，并网发电模式更加体现出它重要的价值。但是这种发电模式存在的孤岛效应对电网、逆变器以及人生安全都造成极大的威胁。所谓孤岛效应即逆变器及其供电的局部电网的负载从主电网中脱离，并且脱离后并网逆变器给局部电网中的负载持续供电。这样会导致严重的后果：1)局部电网中的频率幅值不可控会给用电设备造成损害；2)局部电网中的线路仍然带电可能会威胁维修人员的生命安全；3)负载和逆变器电源容量不匹配时可能会损坏逆变器；4)非同相合闸时，可能会引起再次跳闸，或者损坏逆变器电源和与其链接的设备。因此光伏并网逆变器都必须具有很强的孤岛检测功能。随着数字控制的发展，孤岛检测的方法也随之多样化。孤岛检测主要分两大类：

一、被动检测，即通过监测逆变器输出端与电网耦合点的电压参数(幅值、频率、谐波)，并调节逆变器在满足孤岛效应条件时脱离电网。这类方法只是检测并不会向电网输入杂波，所以逆变器输出的电能质量较高。可分为以下几种方法：

(1)一般逆变器会装有过压保护(OVR)、欠压保护(UVR)、过频保护(OFR)、欠频保护(UFR)四种保护电路，一旦电压频率变动越限，即启动保护，将并网系统切离电网。

(2)电压谐波检测法：电流控制型逆变器参考电压为市电电压。当市电断电时，并网逆变器上会产生失真的电压波形，而该波形作为输出电流的参考波形，则输出电流中将含有大量谐波成分。

(3)相位偏移检测：电网断电以后，逆变器电压及电流的相差由负载决定，如果所带负载非纯阻性而造成一定相角，则孤岛可以被检测出来。

(4)关键电量变化率检测：孤岛发生以后，由于系统的不稳定，功率、频率等电量都比较敏感，其变化率将增大，可以通过检测输出功率变化率dP/dt，输出频率变化率df/dt，频率对输出功率的偏导等变量值是否超出限值来判断孤岛的产生。

二、主动检测，即对逆变器输出电流引入变化或扰动，促使系统处于孤岛状态时公共耦合点电压参数偏离正常值，并在超出设定范围时，停止逆变器并网运行的一类方法。此类方法比前述的无源检测方法性能提高，但是由于扰动的引进，逆变器的输出电能质量也受到了不同程度的影响。根据原理不同常用的有以下两种方法：

(1)主动频率偏移AFD(active frequency drift)：主动频率偏移法通过在逆变器输出电流的参考值上每周期加入一个死区时间t_z，如图4所示。也即输出电流的参考值的频率有一个偏移δf，则v＝sin(2π)(f+δf)(t-T₁)，其中T₁是检测到两次电网电压过零点的时间间隔，以便在每个周期与电网同步。在电网侧的输出电压和电流就有相位差ω/(tz*2)。孤岛产生后，为了达到负载RLC电路的谐振频率以及相角差，逆变器的输出频率持续增加或减少直至超越过/欠频的额定值。

采用AFD方法的电压电流波形图如图1所示。

此方法适用于绝大多数的RLC负载，但是当主动频移造成的相位差恰好与孤岛时负载RLC电路的相位差相等时，该检测方法失效。

(2)滑动频率偏移SMS(slip-mode frequency shift)：SMS检测法是基于相位的偏移扰动，即将输出电流的参考电压相位平移θ，v＝sin[(2πf)(t-T₁+k₂)]，其中k₂＝θ/360该相角是频率的正弦函数式：θ＝θ_msin{π(f-fr)/[2(f_m-f_r)]}因此，逆变器的SMS相频特性曲线如下图。图中斜线为负载相频特性曲线。因为在一定负载条件下，输出电流电压的相差与频率成正比。由图可知，当并网运行时，逆变器输出频率为50Hz，输出电流电压相位差为0。当电网断电后，如果频率有微小的增大/减小，输出电流跟随给定电压相角偏移则按SMS曲线增大/减小，而负载特性决定了相角与频率只能成比例增加/减少。因此，只有在A、B两点系统才达到新的平衡。在此过程中，如频率的变化已经超出OFR/UFR额定值范围，那么孤岛将被检测到。

上述逆变器SMS相频曲线和负载相频曲线如图2所示。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光伏并网逆变器孤岛检测方法，该方法可有效减少逆变器向电网输出谐波，检测时间短，计算方法简单可以节省控制芯片的运算资源。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种光伏并网逆变器孤岛检测方法，包括以下步骤：

1)、检测逆变器和电网公共耦合点处电压频率，电压频率在f₁₁与f₁₂之间时，逆变器输出电流的相位与耦合点处电压相同，当电网电压但f_grid∈(f₂₁，f₂₂)时，通过修改逆变器输出电流与耦合点电压之间的相位，使得输出电流比耦合点电压提前θ°(当f₁₂＜f_grid＜f₂₂)或者滞后θ°(当f₂₁＜f_grid＜f₁₁)，这样如果发生孤岛效应，在下一个工频周期时，耦合点电压频率将向上超出f₂₂或向下超出f₂₁，这时便会触发孤岛保护的功能使逆变器脱离电网；

$\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\&theta;}=[(\frac{1}{f_{\mathrm{grid}}}-\frac{1}{f_{22}})/0.02]\&times;2\mathrm{\&pi;}& f_{\mathrm{grid}}\&GreaterEqual;f_{12}\\ \mathrm{\&theta;}=[(\frac{1}{f_{21}}-\frac{1}{f_{\mathrm{grid}}})/0.02]\&times;2\mathrm{\&pi;}& f_{11}\&GreaterEqual;f_{\mathrm{grid}}\\ \mathrm{\&theta;}=0& f_{11}<f_{\mathrm{grid}}<f_{12}\end{array}\right.---(1-1)$

f₁₁，f₁₂；是判断电网频率波动是否属于正常情况下的小范围波动的上下限值，如果超出了则认为波动过大电网有可能出现了问题需要进一步判断。

f₂₁，f₂₂”是判断电网频率波动是否已经达到发生孤岛效应的范围的上下限值，如果超出这个范围则说明孤岛效应已经发生，需要将继电器和电网脱离；

2)、为了补偿频率检测出现的盲区，采取每隔4个工频周期后的1个工频周期内修改逆变器输出电流的幅值并在该周期之后将输出电流幅值回复原来的值来判断是否发生孤岛效应，当耦合点电压有效值高于220V时，在应当修改输出电流的工频周期内将电流幅值提高5％，在修改复制后的下一个周期检测耦合点电压幅值，如果幅值变化超过3％，则修改逆变器输出电流与耦合点电压之间的相位，使得输出电流比耦合点电压提前θ₁°(当50Hz＜f_grid＜f₁₂)或者滞后θ₁°(当f₁₁＜f_grid＜50Hz)，这样如果发生孤岛效应，在下一个工频周期时，耦合点电压频率将向上超出f₂₂或向下超出f₂₁，这时便会触发孤岛保护的功能使逆变器脱离电网。

$\left\{\begin{array}{cc}{V}_{\mathrm{grid}1}\&GreaterEqual;V_{\mathrm{grid}0}(1+5\%)& V_{\mathrm{grid}0}\&GreaterEqual;220\\ V_{\mathrm{grid}1}\&le;V_{\mathrm{grid}0}(1-5\%)& V_{\mathrm{grid}0}<220\end{array}\right.---(1-2)$

$\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\&theta;}}_1=[(\frac{1}{f_{\mathrm{grid}}}-\frac{1}{f_{22}})/0.02]\&times;2\mathrm{\&pi;}& f_{\mathrm{grid}}\&GreaterEqual;50\mathrm{Hz}\\ {\mathrm{\&theta;}}_1=[(\frac{1}{f_{21}}-\frac{1}{f_{\mathrm{grid}}})/0.02]\&times;2\mathrm{\&pi;}& f_{\mathrm{grid}}<50\mathrm{Hz}\end{array}\right.---(1-3)$

并网逆变器(简称整个装置)，包括太阳能电池板，boost电路，逆变器，和连接逆变器与电网的开关。其中boost电路包含MPPT模块，逆变器包含电流控制模块和孤岛检测模块。本发明在孤岛检测模块中得以应用。

θ代表逆变器输出电流超前于耦合点电压的相位角，θ₁同样代表了逆变器输出电流超前于耦合点电压的相位角，是为了区别两个公式所对应的电网情况不同而分别定义的变量。

在本发明中，逆变器输出电流频率θ与电网电压频率f_grid的关系为(该关系可由图3表示)：

$\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\&theta;}=[(\frac{1}{f_{\mathrm{grid}}}-\frac{1}{f_{22}})/0.02]\&times;2\mathrm{\&pi;}& f_{\mathrm{grid}}\&GreaterEqual;f_{12}\\ \mathrm{\&theta;}=[(\frac{1}{f_{21}}-\frac{1}{f_{\mathrm{grid}}})/0.02]\&times;2\mathrm{\&pi;}& f_{11}\&GreaterEqual;f_{\mathrm{grid}}\\ \mathrm{\&theta;}=0& f_{11}<f_{\mathrm{grid}}<f_{12}\end{array}\right.---(1-4)$

作为本发明的光伏并网逆变器孤岛检测方法的改进：当电网频率波动超出f₁₁或f₁₂的时候，逆变器输出电流频率主动偏移，如果频率的波动是孤岛效应所致，逆变器输出电流频率的改变会使逆变器测得的f_grid改变。

作为本发明的光伏并网逆变器孤岛检测方法的进一步改进：f_grid随逆变器输出电流频率改变后会超过第2个阀值(f₂₁，f₂₂)，逆变器输出电流的相位角的偏移量增加，使得电网电压频率f_grid超过被动检测的频率阀值(f₂₁，f₂₂)并且触发保护程序，关掉逆变器。

本发明的光伏并网逆变器孤岛检测方法主要有两部分组成，具体如下：

第一部分是结合电网自身特点设计出的一种阶梯式频率主动偏移的检测方法，假设电网额定频率f_grid＝50Hz，在实际电网运行过程中，即使电网运行一切正常，电网频率也必然会在50Hz附近上下浮动，如果采用传统的滑动频率偏移法，逆变器输出的电流的相位不停的被调整，降低了逆变器输出电流的质量。本方法则在50Hz附近设置高低两个阀值f₁₁、f₁₂，它们满足f₁₁＜50Hz＜f₁₂。逆变器输出与电网的耦合点处电压频率的波动在f₁₁与f₁₂之间即f₁₁＜f_grid＜f₁₂时，不主动调整逆变器输出电流的频率，使其跟随耦合点处电压的频率，这样就大幅度减少了逆变器向电网输出的谐波。逆变器在f₁₁、f₁₂之外设置有另外两个频率阀值f₂₁、f₂₂，并且使得f₂₁＜f₁₁＜50Hz＜f₂₁＜f₂₂，在任何周期内，出现耦合点处电压频率超出区间(f₂₁，f₂₂)的情况判断为孤岛效应发生，逆变器立刻脱离电网。如图3所示，当耦合点电压频率波动超出f₁₁与f₁₂之间的范围时，逆变器将主动调整输出电流相位，使输出电流与耦合点电压频率之间出现相位差，迫使耦合点电压频率下一个周期T₁’也随之变化形成频率波动的正反馈。如果此时电网运行正常则耦合点处电压频率f_grid不会剧烈变化而超出区间(f₂₁，f₂₂)，则逆变器继续运行。如果

则逆变器立刻脱离电网。这样就保证了如果发生孤岛效应，两个周期之内就可以使逆变器脱离电网运行。

以上为本发明所述孤岛检测方法的第一部分。如图4所示，在第一部分检测方案中存在孤岛检测盲区，即电网发生孤岛效应时如果f_grid∈(f₁₁，f₁₂)，即孤岛效应前后逆变器输出的无功和有功功率没有变化时，是无法被检测出的。因此还需要第二部分作为补充，实现无盲区孤岛检测。第二部分的具体方法为：每隔0.08s(4个工频周期)，这样可以满足孤岛效应检测的时间标准，修改逆变器电流基准i_ref，计算方法为：

i_ref′＝i_ref×(1±10％)          (1)

当电网电压有效值V_grid＞220V取“+”号，反之，取“-”号。

如图5所示，强迫公共耦合点的电压幅值发生变化，如果电流基准值被调整后的下一个周期T₂耦合点电压幅值满足下列条件：

$\left\{\begin{array}{cc}{V}_{\mathrm{grid}1}\&GreaterEqual;V_{\mathrm{grid}0}(1+5\%)& V_{\mathrm{grid}0}\&GreaterEqual;220\\ V_{\mathrm{grid}1}\&le;V_{\mathrm{grid}0}(1-5\%)& V_{\mathrm{grid}0}<220\end{array}\right.---\left(2\right)$

则逆变器输出电流主动频移(式中V_grid0为电流基准值改变前一周期的电网电压有效值，V_grid1为电压改变后一个周期的电网电压有效值)使得逆变器输出频率

如果在T₂’的下一个周期T₃内的则逆变器立刻脱离电网。这样的话就弥补了本方法第一部分的缺陷，使得孤岛检测不存在盲区。

在本发明的光伏并网逆变器孤岛检测方法中，如果发生孤岛效应时刻前后，逆变器输出的无功功率Q_inv没有明显变化，这样f_grid的变化不会超过f₁₁或f₁₂，因此不能引起逆变器输出电流相位主动偏移，单凭检测方法第一部分的内容进行孤岛效应的检测会存在检测盲区，如图4。但是通过间歇性的改变输出电流幅值，即向电网输出无功功率可以避免这种问题，如图5。基准值改变后的一个周期，如果电压电网电压V_grid也随之明显变化，如式(2)，则按照权利要求3所述的方法直接改变输出电流相位使耦合点电压频率f_grid超出频率阀值1(f₁₁，f₁₂)，然后依照权利要求3中的检测方法继续检测。

在本发明的光伏并网逆变器孤岛检测方法中，f₁₁，f₁₂，f₂₁和f₂₂的选择可以以实际情况来调整，同时电压扰动过程中判断电压是否正常的5％的变化限制也可以根据具体的应用条件来改变并且这些值的改变并不算是方法的更新。

在本发明的光伏并网逆变器孤岛检测方法中，逆变器控制和孤岛检测通过一个控制芯片(如DSP芯片TMS320F2812)完成。

本发明的光伏并网逆变器孤岛检测方法，相对于现有技术，存在着以下优点：

输出谐波小，对电网质量的影响较小，相较于传统SMS孤岛检测方法，本方法不需要时刻调整输出电流与耦合点电压的相位角因此可以增加输出电流的稳定性，由于简化了输出电流相移/频率曲线，程序也可以大大简化，节省了DSP存储空间。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是作为现有技术的采用AFD方法的电压电流波形图；

图2是作为现有技术的逆变器SMS相频曲线和负载相频曲线图；

图3是本发明的相频曲线和耦合点电压相频曲线；

图4是根据简化后的相移/频率曲线得到的频率检测盲区，图示阴影部分为盲区；

图5是本发明方法的第二部分示意图，虚线部分为修改后的电流基准信号，正负号的选择取决于前一个工频周期的电压有效值；

图6是孤岛检测程序流程图；

图7是整个孤岛检测模块的连接原理图，由连接开关，采样电路和孤岛检测模块构成(虚线框内部)；

图8是整个光复并网逆变器系统原理图，主要由光伏板，boost电路，逆变电路，连接开关以及相应的控制模块组成。

具体实施方式

实施例1，通过采样公共耦合点(PCC)电压，判断耦合点电压是否在过零点，具体的方法是判断下述关系是否成立，如果成立则说明是过零点，否则就不是。

V_s0≥0且V_s2≤0(1-1)

如果经程序判断不是过零点，则继续累加计算出耦合点电压幅值和周期。具体的方法是：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{grid}\_c}=T_s\&CenterDot;n\\ V_{\mathrm{grid}\_a}=\left(\right|V_{s\_1}|+|V_{s\_2}|+K+|V_{s\_n}\left|\right)/n\end{array}\right.---(1-2)$

其中，n为每个过零点之间的采样次数。V_{grid_a}是耦合点电压幅值的平均值，V_{s_n}是每个开关周期内的耦合点电压采样值，在两个过零点之间通过每个开关周期采样电压后累加求平均值，就可以得到每个周期内耦合点电压幅值的平均值。T_{grid_c}是耦合点电压的周期，是通过T_s是采样周期。

如果经程序判断此时耦合点电压是在零点(这里为了使实施例说明更容易理解，假设该过零点为Z₀，实际程序中并不会有此标记)则立刻得出上一周期的电压幅值和周期，具体的方法是：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_{\mathrm{grid}}=1/T_{\mathrm{grid}\_c}\\ V_{\mathrm{grid}}=V_{\mathrm{grid}\_a}\end{array}\right.---(1-3)$

然后程序进入到下一步，根据得出的电压频率和幅值判断电网是否处于正常状态。如果满足下列关系则认为电网正常，否则不正常。

$\left\{\begin{array}{c}240\&GreaterEqual;V_{\mathrm{grid}\_a}\&GreaterEqual;198\\ f_{22}\&GreaterEqual;f_{\mathrm{grid}}\&GreaterEqual;f_{21}\end{array}\right.---(1-4)$

如果V_{grid_a}检测结果为不正常则计数器V加1，否则计数器V清零。如果f_grid不满足下述条件则计数器F加1，否则计数器F清零。

当V和F有任意一个大于4时，V和F清零后关闭继电器使其与电网脱离。

如果经程序判断后电网状态正常，则继续判断f_grid：

f₁₂≥f_grid≥f₁₁(1-5)

如果f_grid满足上述条件，则继续判断程序内部计数器N是否已累加到4(N每个工频周期加1)，如果没有则不做任何动作，程序继续在下一个开关周期重新开始运行。如果计数器N已经累加到4，则将其清零，并依据下式(如图5)主动改变输出电流的幅值后，本开关周期程序运行完毕，程序自动开始下一个开关周期的运行。

$\left\{\begin{array}{cc}{V}_{\mathrm{grid}1}\&GreaterEqual;V_{\mathrm{grid}0}(1+5\%)& V_{\mathrm{grid}0}\&GreaterEqual;220\\ V_{\mathrm{grid}1}\&le;V_{\mathrm{grid}0}(1-5\%)& V_{\mathrm{grid}0}<220\end{array}\right.---(1-6)$

这样程序往复运转直到耦合点电压处在下一个过零点，说明此时程序已经运转了一个工频周期。程序将电流幅值回复为改变之前的初始值并将继续判断电压的幅值和频率是否正常，但此时电压幅值的判断与前述关系不同，因为上一个工频周期的输出电流幅值改变了。具体的判断关系如下：

$\left\{\begin{array}{cc}{V}_{\mathrm{grid}1}\&GreaterEqual;V_{\mathrm{grid}0}\&CenterDot;103\%& V_{\mathrm{grid}0}\&GreaterEqual;220\\ V_{\mathrm{grid}1}\&le;V_{\mathrm{grid}0}\&CenterDot;97\%& V_{\mathrm{grid}0}<220\end{array}\right.---(1-7)$

其中V_grid1为电流幅值更改后的一个工频周期内的耦合点电压有效值，V_grid0为电流幅值更改前的一个工频周期内的耦合点电压有效值。如果这两个量不满足上述关系则说明电网电压有效值是正常的。如果这两个量满足上述关系且耦合点电压频率判断为正常时则说明电网电压有可能不正常(电压频率不正常时的检测方法后面会介绍)，因为频率检测有盲区如图4所示，需要进行下一步的判断，即主动改变本工频周期内输出电流与耦合点电压的相位，具体方法如下：

$\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\&theta;}}_1=[(\frac{1}{f_{\mathrm{grid}}}-\frac{1}{f_{22}})/0.02]\&times;2\mathrm{\&pi;}& f_{\mathrm{grid}}\&GreaterEqual;50\mathrm{Hz}\\ {\mathrm{\&theta;}}_1=[(\frac{1}{f_{21}}-\frac{1}{f_{\mathrm{grid}}})/0.02]\&times;2\mathrm{\&pi;}& f_{\mathrm{grid}}<50\mathrm{Hz}\end{array}\right.---(1-8)$

本开关周期程序运行完毕，程序继续往复运行直到电压处在再下一个过零点，继续判断电网电压是否正常

现在回到前述耦合点电压过零点Z₀，接着程序判断电网是否正常，前文阐述了经程序判断一切正常的后续检测方法，现在介绍另一种情况的后续检测方法。

如果f_grid不满足(1-5)所述条件，程序将要主动修改输出电流与耦合电电压的相位差(图3所示)，相位差的具体大小由下式决定：

$\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\&theta;}=[(\frac{1}{f_{\mathrm{grid}}}-\frac{1}{f_{22}})/0.02]\&times;2\mathrm{\&pi;}& f_{\mathrm{grid}}\&GreaterEqual;f_{12}\\ \mathrm{\&theta;}=[(\frac{1}{f_{21}}-\frac{1}{f_{\mathrm{grid}}})/0.02]\&times;2\mathrm{\&pi;}& f_{\mathrm{grid}}\&le;f_{12}\end{array}\right.---(1-9)$

然后程序继续运行，直到耦合点电压再次过零，判断电压幅值和频率，如果孤岛效应已经发生，则此时的电压频率f_grid一定不满足(1-4)所述条件，这样将会使寄存器F加1。然后程序继续运行，在下一个过零点到来时如果孤岛效应没有解除则f_grid仍然不会满足(1-4)所述条件，寄存器F继续累加，这样直到F大于4如果孤岛效应仍然存在，继电器将会关闭从而脱离电网。

图6为上述整个计算和判断过程的流程图，图7虚线框的内容表示开关处耦合电电压经过采样点路采样，然后将采样信息交给孤岛检测程序(即本发明主要内容)处理，最后将控制开关开通或者关断的控制信号传给开关，其中箭头表示信号的传递方向。

实例1、一种光伏并网逆变器孤岛检测方法，用一个三相交流电压源和三相负载模拟电网，电压源相电压有效值220V，频率50Hz，将光伏逆变器并于该模拟电网(图8为逆变器并网示意图)，通过调节电压源频率来模拟电网频率的波动，当电网频率在f₁₁和f₁₂范围内波动时，逆变器输出电流与电网电压相位角为0，当电网频率波动超出该范围但仍处于f₂₁和f₂₂的范围之内时，逆变器输出电流与电网电压相位角为θ，但由于三相交流源仍然存在所以耦合点电压的频率不会因为逆变器输出电流与电网电压之间存在相位角为而超出正常范围。

实例2、通过计算得出一个负载数据Z_load，使其满足u_grid＝i_inv×Z_load出正，其中u_grid为电网相电压，Z_load为该相负载i_inv，为逆变器输出电流。其他实验条件与实施例1中相同，此时调节三相电压源频率超出f₁₁和f₁₂之间的范围，但仍然在f₂₁和f₂₂的范围之内，然后断开三相电压源(模拟孤岛效应)，断开瞬间耦合点电压频率不会发生跳变，所以并不能触发孤岛保护，但此时三相电压源已经断开所以对耦合点电压不能产生影响，由于逆变器输出电流与耦合点电压之间存在相位角θ，在三相电压源断开的下一个周期逆变器输出电流会迫使耦合点电压频率发生变化超出正常范围，从而触发孤岛保护，断开开关使逆变器脱离电网。

实例3、实施条件与实施例2中相同，只是将三相电压源频率调节在f₁₁和f₁₂的范围之内，然后断开电压源(模拟孤岛效应)，由于断开电压源时耦合点电压频率在f₁₁和f₁₂的范围之内，所以逆变器输出电流与电网电压相位角为0，无法同实施例2中一样迫使在三相电压源断开的下一个周期逆变器输出电流会迫使耦合点电压频率发生变化超出正常范围触发孤岛保护，但逆变器输出电流没4个周期会修改一次输出电流的幅值，并在下一个周期修改回原来的值，当修改幅值后的下一个周期耦合点电压幅值发生变化时，即幅值波动超过5％×75％＝3.5％时，在此周期的下一个周期将修改逆变器输出电流的相位，使逆变器输出电流与电网电压相位角为θ₁，这样，再下一个周期时逆变器输出电流会迫使耦合点电压频率发生变化超出正常范围，从而触发孤岛保护，断开开关使逆变器脱离电网。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种光伏并网逆变器孤岛检测方法，其特征是包括以下步骤：

1)、检测逆变器和电网公共耦合点处电压频率，电压频率在f₁₁与f₁₂之间时，逆变器输出电流的相位与耦合点处电压相同，当电网电压

但f_grid∈(f₂₁，f₂₂)时，通过修改逆变器输出电流与耦合点电压之间的相位，使得输出电流比耦合点电压提前θ°(当f₁₂＜f_grid＜f₂₂)或者滞后θ°(当f₂₁＜f_grid＜f₁₁)，这样如果发生孤岛效应，在下一个工频周期时，耦合点电压频率将向上超出f₂₂或向下超出f₂₁，这时便会触发孤岛保护的功能使逆变器脱离电网；

$\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{\&theta;}=[(\frac{1}{f_{\mathrm{grid}}}-\frac{1}{f_{22}})/0.02]\&times;2\mathrm{\&pi;}& f_{\mathrm{grid}}\&GreaterEqual;f_{12}\\ \mathrm{\&theta;}=[(\frac{1}{f_{21}}-\frac{1}{f_{\mathrm{grid}}})/0.02]\&times;2\mathrm{\&pi;}& f_{11}\&GreaterEqual;f_{\mathrm{grid}}\\ \mathrm{\&theta;}=0& f_{11}<f_{\mathrm{grid}}<f_{12}\end{array}\right.---(1-1)$

2)、为了补偿频率检测出现的盲区，采取每隔4个工频周期后的1个工频周期内修改逆变器输出电流的幅值并在该周期之后将输出电流幅值回复原来的值来判断是否发生孤岛效应，当耦合点电压有效值高于220V时，在应当修改输出电流的工频周期内将电流幅值提高5％，在修改复制后的下一个周期检测耦合点电压幅值，如果幅值变化超过3％，则修改逆变器输出电流与耦合点电压之间的相位，使得输出电流比耦合点电压提前θ₁°(当50Hz＜f_grid＜f₁₂)或者滞后θ₁°(当f₁₁＜f_grid＜50Hz)，这样如果发生孤岛效应，在下一个工频周期时，耦合点电压频率将向上超出f₂₂或向下超出f₂₁，这时便会触发孤岛保护的功能使逆变器脱离电网；

$\left\{\begin{array}{cc}{V}_{\mathrm{grid}1}\&GreaterEqual;V_{\mathrm{grid}0}(1+5\%)& V_{\mathrm{grid}0}\&GreaterEqual;220\\ V_{\mathrm{grid}1}\&le;V_{\mathrm{grid}0}(1-5\%)& V_{\mathrm{grid}0}<220\end{array}\right.---(1-2)$

$\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\&theta;}}_1=[(\frac{1}{f_{\mathrm{grid}}}-\frac{1}{f_{22}})/0.02]\&times;2\mathrm{\&pi;}& f_{\mathrm{grid}}\&GreaterEqual;50\mathrm{Hz}\\ {\mathrm{\&theta;}}_1=[(\frac{1}{f_{21}}-\frac{1}{f_{\mathrm{grid}}})/0.02]\&times;2\mathrm{\&pi;}& f_{\mathrm{grid}}<50\mathrm{Hz}\end{array}\right.---(1-3).$

2.根据权利要求1所述的光伏并网逆变器孤岛检测方法，其特征是：当电网频率波动超出f₁₁或f₁₂的时候，逆变器输出电流频率主动偏移，如果频率的波动是孤岛效应所致，逆变器输出电流频率的改变会使逆变器测得的f_grid改变。

3.根据权利要求2所述的光伏并网逆变器孤岛检测方法，其特征是：f_grid随逆变器输出电流频率改变后会超过第2个阀值(f₂₁，f₂₂)，逆变器输出电流的相位角的偏移量增加，使得电网电压频率f_grid超过被动检测的频率阀值(f₂₁，f₂₂)并且触发保护程序，关掉逆变器。

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