CN102830312A - 并网逆变器的孤岛检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种并网逆变器的孤岛检测方法，在一个电压环循环周期内，采样三相电压，并通过PARK矢量变换后取出无功分量；将无功分量通过PI调节器比例积分后得到PI输出值和实时扰动量δ；将δ与δmax和δmin进行对比，当δ大于δmax或δ小于δmin时，判断孤岛发生，当δ位于δmin和δmax之间时，判断孤岛不发生。当δ位于δmin和δmax之间时，将Out经过∫积分后得到采样电压的实时相位角θ并与δ进行叠加得到参考相位角θi，将θi经过SVPWM形成PWM波；在电流环循环周期内，通过PWM波反馈调节三相电压，在经过多个控制周期后，δ呈反馈增长，当其大于δmax或小于δmin时，判断孤岛发生。
Description
技术领域
本发明中涉及了一种并网逆变器的孤岛检测方法。
背景技术
传统的并网逆变器的孤岛检测方法一般有两种，分别为被动式孤岛检测方法和主动频率偏移AFD(active frequency drift)。
被动式孤岛检测方法检测逆变器输出的电压和频率，当孤岛发生，负载阻抗不匹配时，输出的电压和频率都会发生偏移，当偏移量达到了保护点后，触发逆变器保护，以此检测孤岛发生。采用此种方法，由于是被动式的，当逆变器输出功率和负载功率匹配时，输出电压和频率只有很小的变化或者保持不变，而达不到保护点，此时就不能检测出孤岛，存在很大的盲区。
主动频率偏移AFD(active frequency drift)，此方法计算电压频率，在其基础上加上一个频率偏移值，然后以此为逆变电流的输出频率。如图1，电流参考被加入了一个死区时间tz，电流频率扰动了
，即
其中，为上一周期电压频率，
为电压过零点时间间隔，
电流频率扰动的偏移量。当孤岛发生后，逆变器输出的电压频率就会跟随电流频率，最终会使电压的频率偏移，当偏移量达到保护点后，触发逆变器保护，以此检测孤岛发生。
采用此种方法，也存在以下缺点：
1.它需要检测电压的周期频率，而且是对每个电网周期进行扰动，决定了判定时间会很长，判定的方法也是通过检测输出电压的频率超过保护点值来进行孤岛判定的，由于现在的安规对孤岛检测的时间有限定，往往在规定时间内扰动的频率不能达到保护点，从而不能及时判断。
由于负载有LC谐振，一个电网周期的扰动量
从而对并网电流注入了较大的谐波，影响电网质量，即使现在改进的方法对
引入了基于电压频率的正反馈，其初始扰动量也相对较大，在电网高品质因数下不容易检测出孤岛。
发明内容
本发明提供了一种并网逆变器的孤岛检测方法，该方法解决了孤岛检测响应慢且高品质因数不容易检测出的问题。
本发明公开了
本发明采用以上方法，孤岛检测响应快，孤岛扰动不会对输出电流注入谐波，能够检测出高品质因数电网的孤岛情形。
附图说明
附图1为现有技术中主动频率偏移的方法的原理示意图。
附图2为本发明方法的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如附图2所示，一种并网逆变器的孤岛检测方法，在第一个电压环循环周期内，采样三相电压，并通过PARK矢量变换后取出无功分量Qs；将无功分量Qs通过PI调节器比例积分后得到PI输出值Out和实时扰动量δ，
，其中K为放大比例系数，Out为PI输出值，Cf为常量；将实时扰动量δ与δmax和δmin进行对比，
当δ大于δmax或δ小于δmin时，判断孤岛发生，当实时扰动量δ位于δmin和δmax之间时，判断孤岛不发生。δmin和δmax是设定的孤岛发生时的实时扰动量δ的极限值。
假使实时扰动量δ位于δmin和δmax之间时，在第一个电压环循环周期内，将PI输出值Out经过∫积分后得到采样电压的实时相位角θ并与实时扰动量δ进行叠加得到输出电流的参考相位角θi，将输出电流的参考相位角θi经过SVPWM形成PWM波；在第一个电流环循环周期内，通过PWM波反馈调节三相电压进入第二个电压环循环周期。
本发明不同于上面提到的方法，它不需要检测电网的频率，而且判定的对象也不是电压频率偏移，所以在很短的时间内就可以检测出来。该发明在每一个控制周期内即反馈和更新扰动量，借助了基于软件锁相过程中的所述PI调节器的不稳定特性进行孤岛判定。
当电网存在孤岛未发生时，PI调节器输出的PI输出值Out为一个稳定的值，实时扰动量δ趋近于0。
当电网断电在孤岛发生时，由于PI调节器会有一个微小的调节过程，使得扰动量δ不为零，把这个扰动量带入了输出电流，PI调节器输出的PI输出值Out会有调节过程，使得实时扰动量δ不为0。控制周期包括电压环循环周期和电流环循环周期。在经过多个控制周期后，实时扰动量δ呈反馈增长。最终使δ超过了δmax和δmin 通过一些去抖动和多次延时的处理后，即可判定孤岛发生。
本发明采用以上方法，孤岛检测响应快，孤岛扰动不会对输出电流注入谐波，能够检测出高品质因数电网的孤岛情形。
以上对本发明的特定实施例结合图示进行了说明，很明显的在不离开本发明的范围和精神的基础上，可以对现有技术和工艺进行很多修改。在本发明的所属技术领域中，只要掌握通常知识，就可以在本发明的技术要旨范围内，进行多种多样的变更。
Claims (6)
1.一种并网逆变器的孤岛检测方法，其特征在于，在一个电压环循环周期内，采样三相电压，并通过PARK矢量变换后取出无功分量Qs；将无功分量Qs通过PI调节器比例积分后得到PI输出值Out和实时扰动量δ；将实时扰动量δ与δmax和δmin进行对比，当实时扰动量δ大于δmax或δ小于δmin时，判断孤岛发生，当实时扰动量δ位于δmin和δmax之间时，判断孤岛不发生。
2.根据权利要求1所述的并网逆变器的孤岛检测方法，其特征在于：一个控制周期包括一个电压环循环周期和一个电流环循环周期，当实时扰动量δ位于δmin和δmax之间时，将PI输出值Out经过∫积分后得到采样电压的实时相位角θ并与实时扰动量δ进行叠加得到输出电流的参考相位角θi，将输出电流的参考相位角θi经过SVPWM形成PWM波；在电流环循环周期内，通过PWM波反馈调节三相电压，在经过多个控制周期后，实时扰动量δ呈反馈增长，当其大于δmax或小于δmin时，判断孤岛发生，当实时扰动量δ位于δmin和δmax之间时，判断孤岛不发生。
3.根据权利要求1或2所述并网逆变器的孤岛检测方法，其特征在于： ，其中K为放大比例系数，Out为PI输出值，Cf为常量。
4.根据权利要求1所述的并网逆变器的孤岛检测方法，其特征在于：基于软件锁相的所述PI调节器具有不稳定特性。
5.根据权利要求1所述的并网逆变器的孤岛检测方法，其特征在于：当电网存在时，PI调节器输出的PI输出值Out为一个稳定的值，实时扰动量δ趋近于0。
6.根据权利要求1所述的并网逆变器的孤岛检测方法，其特征在于：当电网断电时，PI调节器输出的PI输出值Out会有调节过程，使得实时扰动量δ不为0。
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