CN104635077A - 三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法，给带相位扰动的逆变器输出电流矢量I和电网电压矢量E之间施加一个以正弦规律变化的低频相位扰动Δθ来检测孤岛现象，当正常并网时，检测到的公共连接点电压为电网电压；当电网断开以后，公共连接点的电压由逆变器输出电流和本地负载共同决定，电压频率会随着逆变器输出电流频率变化而变化，从而超出频率所规定的范围，检测出孤岛现象。本发明三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法，无需增加硬件，与传统的主动式检测方法相比具有无检测盲区的优点，因为施加的扰动是周期性变化的，与传统的固定扰动频率检测法相比具有并网电流畸变小的优点。

Description

三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法

技术领域

本发明属于并网逆变器控制方法技术领域，具体涉及一种三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法。

背景技术

随着太阳能发电技术的飞速发展，越来越多的光伏系统并联到公共电网上，当电网正常时，由光伏系统与公共电网共同给负载供电；电网断开后，仅由光伏系统给负载供电，因此对电网的安全与稳定运行提出了更高的要求，进而必须要解决的问题就是并网逆变器的孤岛检测。

孤岛效应可能会对电路检修人员和用电设备造成严重危害，所以研究孤岛检测具有重要的意义。目前，孤岛检测的方法主要有被动式检测法和主动式检测法两大类。被动式检测法主要有：过/欠电压与过/欠频率检测方法、电压相位突变检测方法和电压谐波检测法等。它的特点是检测方法实现简单，不需加扰动，但存在较大的检测盲区。主动式检测法主要有：主动频率偏移法、滑模频率偏移法和频率正反馈扰动法等。它的特点是在逆变器的并网输出电流中引入了扰动量，以及在特定条件下也存在检测盲区。伴随着国内外多个大型光伏并网电站的建立以及电力电子学科的不断发展，研究三相光伏并网逆变器的孤岛检测方法也具有很大的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的 孤岛检测方法，该方法具有无检测盲区及并网电流畸变小的特点。

本发明所采用的技术方案是：三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、确定三相光伏并网系统的理想并网电压u_A、u_B和u_C；

步骤2、根据步骤1得到的三相并网电压，经过坐标变换得到d、q轴电压u_d和u_q，系统基于电网电压定向时，同步旋转坐标系的d轴与电网电压矢量E重合；

步骤3、当逆变器单位功率因数并网时，基于电网电压定向的并网逆变器输出电流矢量I₁与电网电压矢量E重合；当给逆变器输出电流施加一个按正弦规律变化的低频相位扰动Δθ时，带相位扰动的并网逆变器输出电流矢量I相对于电网电压E以Δθ前后摆动，从而确定带相位扰动的并网逆变器输出电流矢量I；

步骤4、根据步骤3得到的带相位扰动的并网逆变器输出电流矢量I，确定并网逆变器输出电流指令i_d ^*和i_q ^*；

步骤5、实时计算光伏并网系统和电网的公共连接点处的电压频率f；

步骤6、结合步骤4获取的并网逆变器输出电流指令，再根据本地负载的品质因数Q的取值，确定孤岛检测的判断规则；

步骤7、根据步骤5得到的电压频率f，并结合经步骤6得到的孤岛检测的判断规则，进行孤岛效应判定。

本发明的特点还在于，

步骤1中并网电压u_A、u_B和u_C具体按照以下算法实施：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_A=U_m\sin \left(2\mathrm{\π}{f}_{1}t\right)\\ u_B=U_m\sin (2\mathrm{\π}{f}_{1}t-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ u_C=U_m\sin (2\mathrm{\π}{f}_{1}t+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right.$

其中，U_m是并网电压的峰值，f₁为市电频率。 

步骤2具体为：将步骤1得到的并网电压u_A、u_B和u_C经过Clarke变换得到α、β轴电压u_α和u_β，具体按照以下算法实施：

$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\α}}\\ u_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{u}_A\\ u_B\\ u_C\end{array}\right]$

再将得到的u_α和u_β进行Park变换得到d、q轴电压u_d和u_q，具体按照以下算法实施：

$\left[\begin{array}{c}{u}_d\\ u_q\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\α}}\\ u_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]$

其中， $\mathrm{\θ}=\arctan \frac{u_{\mathrm{\β}}}{u_{\mathrm{\α}}}.$

步骤3具体为：当逆变器输出电流中不加扰动时，基于电网电压定向的并网逆变器输出电流矢量I₁与电网电压矢量E重合，电流矢量I₁具体按照以下算法实施：

$I_1=I_m{e}^{\mathrm{j\θ}}=I_m{e}^{j\left(2\mathrm{\π}{f}_{1}t\right)}$

其中，I_m是并网电流指令的峰值，f₁为市电频率； 

当给逆变器输出电流施加一个以正弦规律变化的低频相位扰动Δθ时，把相角扰动的频率f₂和扰动的最大相移角θ_m这两个正弦低频相位扰动的参数添加到得到的并网电流矢量I₁中，此时令：Δθ＝θ_m sin2πf₂t，得到带相位 扰动的并网逆变器输出电流矢量I，具体按照以下算法实施：

$I_1=I_m{e}^{j(\mathrm{\θ}+\mathrm{\Δ\θ})}=I_m{e}^{j(2\mathrm{\π}{f}_{1}t+{\mathrm{\θ}}_m\sin 2\mathrm{\π}{f}_{2}t)}$

其中，I_m是并网电流指令的峰值，f₁为市电频率，f₂是相角扰动的频率，θ_m是扰动的最大相移角；2πf₁t+θ_m sin2πf₂t为相角表达式。

步骤4具体为：

步骤4.1、确定相角扰动频率f₂和最大相位扰动角θ_m的值，相角扰动频率f₂＝5Hz，最大相位扰动角θ_m＝π/15；

步骤4.2、将步骤4.1得到的相角扰动频率f₂＝5Hz，最大相位扰动角θ_m＝π/15代入经步骤3得到的带相位扰动的并网逆变器输出电流矢量I表达式中，得到下式：

$I_1=I_m{e}^{j(\mathrm{\θ}+\mathrm{\Δ\θ})}=I_m{e}^{j(100\mathrm{\πt}+\frac{\mathrm{\π}}{15}\sin 10\mathrm{\πt})}$

步骤4.3、把步骤4.2得到的带相位扰动的并网逆变器输出电流矢量I投影到d、q轴，得到逆变器输出电流指令i_d ^*和i_q ^*值，具体按照以下算法实施：

$\left\{\begin{array}{c}{i_d}^{*}=I_m\cos \left(\mathrm{\Δ\θ}\right)=I_m\cos \left({\mathrm{\θ}}_m\sin 2\mathrm{\π}{f}_{2}t\right)=I_m\cos \left(\frac{\mathrm{\π}}{15}\sin 10\mathrm{\πt}\right)\\ {i_q}^{*}=I_m\sin \left(\mathrm{\Δ\θ}\right)=I_m\sin \left({\mathrm{\θ}}_m\sin 2\mathrm{\π}{f}_{2}t\right)=I_m\sin \left(\frac{\mathrm{\π}}{15}\sin 10\mathrm{\πt}\right)\end{array}\right.$

其中，I_m是并网电流指令的峰值。

步骤4.1具体按照以下步骤实施：

步骤4.1.1、对经步骤3得到的并网电流表达式中的相角表达式2πf₁t+θ_m sin2πf₂t求导，得到电流的瞬时角频率表达式，具体按照以下算法实施：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_i\left(t\right)=\frac{d}{\mathrm{dt}}(2\mathrm{\π}{f}_{1}t+{\mathrm{\θ}}_m\sin 2\mathrm{\π}{f}_{2}t)\\ =2\mathrm{\π}(f_1+{\mathrm{\θ}}_m{f}_2\cos 2\mathrm{\π}{f}_{2}t)\end{array}$

步骤4.1.2、根据步骤4.1.1得到的电流的瞬时角频率表达式，得到电流瞬时频率发生周期性的偏移，电流的最大频率偏移量具体按照以下算法实施：

Δf_1max＝θ_mf₂

步骤4.1.3、断网后，光伏并网系统和电网的公共连接点的电压频率随着电流频率的变化而变化，若检测到电压频率的频率偏移量超出国家规定的-0.5Hz～+0.5Hz的阈值范围，就判断发生了孤岛现象；

步骤4.1.4、设置逆变器输出电流的最大频率偏移量为国家标准规定的频率偏移量的两倍，即θ_mf₂＝1Hz，此时在Δf_1max＝θ_m f₂≥1Hz的区域即为孤岛现象发生后能可靠的检测到孤岛效应发生的区域；

步骤4.1.5、在保证能检测出孤岛效应的前提下，综合考虑功率因数、电流谐波畸变率，确定相角扰动的频率f₂为5Hz，最大相移角θ_m为π/15。

步骤5具体按照以下方法实施：

利用电压传感器实时采样检测光伏并网系统和电网的公共连接点处的电压，以电压的向上过零点时刻或向下过零点时刻为时间计算节点，利用控制芯片STM32F103ZET6内的定时器实时计算光伏并网系统和电网的公共连接点处电压的周期T，进而对周期T求倒数得到光伏并网系统和电网的公共连接点处的电压频率f，具体算法如下：

T＝一个完整的工频周期内定时器的计数值/f_T

$f=\frac{1}{T}$

其中，f_T是定时器的频率。

步骤6具体按照以下方法实施：

根据步骤4确定的并网逆变器输出电流指令，若孤岛效应发生，光伏并网系统和电网的公共连接点处的电压频率会出现连续多次超过50.5Hz或者低于49.5Hz的现象；

针对本地负载是谐振在50Hz品质因数Q为2.5的RLC并联负载，仿真确定了θ_m、f₂在不同参数组合下负载电压频率，即光伏并网系统和电网的公共连接点处的电压频率在相角扰动的频率f₂半周期内连续超过50.5Hz或者低于49.5Hz的次数N有如下关系，具体关系如下；

θ_m＝π/25，f₂＝2时，N＝0；

θ_m＝π/25，f₂＝5时，N＝2；

θ_m＝π/25，f₂＝10时，N＝2；

θ_m＝π/18，f₂＝2时，N＝0；

θ_m＝π/18，f₂＝5时，N＝4；

θ_m＝π/18，f₂＝10时，N＝2；

θ_m＝π/15，f₂＝2时，N＝0；

θ_m＝π/15，f₂＝5时，N＝4；

θ_m＝π/15，f₂＝10时，N＝2；

θ_m＝π/10，f₂＝2时，N＝6；

θ_m＝π/10，f₂＝5时，N＝4；

θ_m＝π/10，f₂＝10时，N＝2；

综合上述规律，采取如下孤岛检测的判断规则：

当N≥3时，若检测到连续N-1个超频周期时，认为发生了孤岛效应；

当N≤2时，若连续在相角扰动频率f₂的两个或更多半周期内均检测到至 少一个超频周期，认为发生了孤岛效应。

步骤7具体按照以下方法实施：

步骤7.1、根据步骤6确定的判断规则，设定一个变量num来记录光伏并网系统和电网的公共连接点处电压频率f连续超频的次数，num的初始值设为0；

步骤7.2、判断经步骤5得到的电压频率f是否超出频率阈值范围49.5Hz～50.5Hz；

若超出频率阈值范围，则num值加1，否则将num清零；

再根据步骤6确定的判断规则：

在N≥3的情况下，若出现num＝2即认为发生了孤岛效应；在N≤2的情况下，在f₂的每半个周期内都有num＝1出现，即认为发生了孤岛效应。

本发明的有益效果是：本发明三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法，无需增加硬件，通过给带相位扰动的逆变器输出电流矢量I和电网电压矢量E之间施加一个以正弦规律变化的低频相位扰动Δθ来检测孤岛现象，使得系统在精确的控制下既能检测出孤岛效应，也能使输出电流谐波含量小，与传统的主动式检测方法相比，具有无检测盲区的优点，因为施加的扰动是周期性变化的，与传统的固定扰动频率检测法相比，该方法具有并网电流畸变小的优点。

附图说明

图1是本发明三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法实现策略图；

图2是本发明光伏并网系统中公共耦合点处电压的瞬时频率波形图；

图3是本地负载是谐振时的负载电压及负载电压频率波形图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法，通过给带相位扰动的逆变器输出电流矢量I和电网电压矢量E之间施加一个以正弦规律变化的低频相位扰动Δθ，当正常并网时，检测到的公共连接点电压为电网电压；当电网断开以后，光伏并网系统和电网的公共连接点的电压由逆变器输出电流和本地负载共同决定，电压频率会随着逆变器输出电流频率变化而变化，从而很快超出频率所规定的范围，最终检测出孤岛现象。

(1)正弦低频相位扰动的孤岛检测方法的基本原理

设定光伏并网系统中，电网电压为u_s(t)，具体为：

u_s(t)＝U_msin2πf₁t      (1) 

定义并网逆变器的输出电流为i_s(t)，具体为：

i_s(t)＝I_msin(2πf₁t+θ_msin2πf₂t)           (2) 

在式(1)和式(2)中，f₁为市电频率，θ_m是扰动的最大相移角，f₂是相角扰动的频率。

该方法的基本原理是并网逆变器输出电流施加一个以正弦规律变化的低频相位扰动。当正常并网时，检测到的公共连接点电压为电网电压；当电网断开后，公共连接点电压由逆变器输出电流和本地负载共同决定，电压频率会随逆变器输出电流频率的变化而变化，从而超出频率所规定的范围，最终检测出孤岛现象。

将式(2)中的相角表达式(2πf₁t+θ_m sin2πf₂t)在2πf₂t＝0处按泰勒级数展开并忽略高次项，具体按照以下算法实施：

2πf₁t±θ_msin2πf₂t≈2π(f₁±θ_mf₂)t       (3) 

将式(3)带入式(2)，得到在2πf₂t＝0附近的局部电流i_s表达式如下：

i_s≈I_msin2π(f₁±θ_mf₂)t               (4) 

式(4)中，θ_m f₂为电流的最大频率偏移量，“+”代表电流频率比市电频率高，“-”代表电流频率比市电频率低。为了满足检测要求，逆变器输出电流的最大频率偏移量要满足下式：

Δf_1max＝θ_mf₂＞0.5Hz           (5) 

若检测到光伏并网系统和电网的公共连接点处的电压频率超过国家规定的频率阈值范围时，即电压频率满足式(5)时，判断发生了孤岛效应；为保证检测的可靠性，电流的最大频率偏移量取为频率偏差阈值(0.5Hz)的两倍，即：△f_1max＝θ_m f₂≥1Hz。

(2)三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测的原理：

图1为三相光伏并网逆变器的低频相位扰动的孤岛检测方法实现策略图，如图1所示，其中d、q代表同步旋转坐标系的d、q轴，E代表电网电压矢量，I代表带相位扰动的逆变器输出电流矢量，Δθ为在逆变器输出电流上施加的低频相位扰动。系统基于电网电压定向时，同步旋转坐标系的d轴与电网电压矢量E重合，按工频逆时针旋转。

当逆变器输出电流中不加扰动时，基于电网电压定向的并网逆变器输出电流矢量I₁与电网电压矢量E重合；当给逆变器输出电流施加一个以正弦规律变化的低频相位扰动Δθ时，带相位扰动的并网逆变器输出电流矢量I相对于电网电压E以Δθ前后摆动。

(3)相角扰动的频率f₂和扰动的最大相移角θ_m对功率因数的影响：

由式(2)可知，逆变器并网电流含有最大相移角θ_m和相角扰动的频率f₂两个参变量；功率因数为有功功率与视在功率之比，由式(1)、式(2)， 得到有功功率P为：

$\begin{array}{c}P=\frac{1}{T}{\∫}_0^T{u}_s\left(t\right)i_s\left(t\right)\mathrm{dt}\\ =\frac{1}{T}{\∫}_0^T\left[U_m\sin \left(2\mathrm{\π}{f}_{1}t\right)I_m\sin (2\mathrm{\π}{f}_{1}t+{\mathrm{\θ}}_m\sin 2\mathrm{\π}{f}_{2}t)\right]\mathrm{dt}\end{array}---\left(6\right)$

视在功率S为：

$\begin{array}{c}S=\mathrm{UI}\\ =\sqrt{\frac{1}{T}{\∫}_0^T{u}_S{\left(t\right)}^2\mathrm{dt}}\sqrt{\frac{1}{T}{\∫}_0^T{i}_S{\left(t\right)}^2\mathrm{dt}}\\ =\sqrt{\frac{1}{T}{\∫}_0^T{\left(U_m\sin 2\mathrm{\π}{f}_{1}t\right)}^2\mathrm{dt}}\sqrt{\frac{1}{T}{\∫}_0^T{\left[I_m\sin (2\mathrm{\π}{f}_{1}t+{\mathrm{\θ}}_m\sin 2\mathrm{\π}{f}_{2}t)\right]}^2\mathrm{dt}}\end{array}---\left(7\right)$

式(6)及式(7)中，周期T是低频正弦扰动的周期。

在Matlab的数值运算中对功率因数进行计算，可得出最大相移角θ_m和相角扰动的频率f₂与功率因数之间的关系，当要求的功率因数一定时，可根据此关系就能找到合适的最大相移角θ_m。

(4)相角扰动的频率f₂和最大相移角θ_m对电流谐波畸变率的影响：

在光伏并网系统中，国家对电流谐波总畸变率和各次谐波的含量有严格的规定。具体规定为：总谐波电流应小于逆变器输出额定电流的5％；利用Matlab中的FFT函数对本发明的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法进行谐波分析，分析结果如表1及表2所示。表1、表2分别是在最大相移角θ_m＝π/10和最大相移角θ_m＝π/20的情况下，相角扰动的频率f₂取不同的值时，得到各次谐波含量的百分比。从表1和表2中可以看出，各次谐波的含量都很小，且随着相角扰动的频率f₂和最大相移角θ_m的减小而减小；按照国家标准的规定，本发明三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法能满足对谐波含量的要求。

表1θ_m＝π/10时各次谐波的含量(％)

表2θ_m＝π/20时各次谐波的含量(％)

(5)本发明三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法的判断规则：

公共电网断电后，负载电压以f₂为频率的一个大周期里面连续超过国家规定阈值(50±0.5Hz)的周期个数N来判断孤岛。假设本地负载为纯阻性负载，则由式(2)得到断网后，光伏并网系统和电网的公共连接点电压瞬时频率f(t)为：

f(t)＝f₁+f₂θ_m cos2πf₂t        (8) 

式(8)中，f₁为市电频率，f₂为相角扰动的频率，θ_m为最大相移角。

图2为断网后光伏并网系统和电网的公共连接点电压的瞬时频率波形，其中横轴代表时间，纵轴代表光伏并网系统和电网的公共连接点电压的瞬时频率的幅值。结合图2和式(8)可知：光伏并网系统和电网的公共连接点电压的瞬时频率是在市电频率f₁上叠加了一个余弦规律的低频扰动。

在孤岛检测的工程实现中，计算光伏并网系统和电网的公共连接点电压 频率的方法是：求取相邻两次同方向过零点(正向过零点或负向过零点)时间差的倒数；在正向过零点处，式(2)中相角的取值分别为2kπ，k＝0，1，2，……；在负向过零点处，式(2)中相角的取值分别为(2k+1)π，k＝0，1，2，……。理论上，若相邻两个同方向过零点分别是t₁和t₂，则t₁和t₂之间的周期的平均频率由以下算法表示：

$f=\frac{1}{2\mathrm{\π}(t_2-t_1)}{\∫}_{t_1}^{t_2}\mathrm{\ω}\left(t\right)\mathrm{dt}---\left(9\right)$

由式(9)可知，若在t₁到t₂这段时间内光伏并网系统和电网的公共连接点电压的瞬时频率一直大于50.5Hz或小于49.5Hz，则期间的平均频率肯定会大于50.5Hz或者小于49.5Hz。如图2所示，t₃和t₄为光伏并网系统和电网的公共连接点电压的瞬时频率为49.5Hz时对应的时间，根据余弦波形的对称性，t₃越小，t₄也就越大，那么t₃和t₄的差值也就越大，即t₃到t₄这段(f₂的负半周期)时间内，光伏并网系统和电网的公共连接点电压的频率连续超过国家规定的阈值范围(49.5Hz～50.5Hz)的周期个数也就越多；因此t₃越小，连续超频个数也就越多。

根据式(9)可知，电流的最大频率偏移量f₂θ_m越大，图2中的t₃就越小；因此光伏并网系统和电网的公共连接点电压频率连续超出频率阈值的次数N就越大。

为了防止孤岛检测的误判并提高孤岛检测的快速性，采取如下判断规则进行孤岛检测：

当N≥3时(此时f₂比较小)，留有一定的裕量，若检测到连续N-1个超频周期时，认为发生了孤岛，从而封锁逆变器的输出。

当N≤2时(此时f₂比较大)，为了防止误操作，若连续在f₂的两个(或 更多)半周期内均检测到至少一个超频周期，即认为发生了孤岛，从而封锁逆变器的输出。

本发明三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、确定三相光伏并网系统的理想并网电压u_A、u_B和u_C，具体按照以下算法实施：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_A=U_m\sin \left(2\mathrm{\π}{f}_{1}t\right)\\ u_B=U_m\sin (2\mathrm{\π}{f}_{1}t-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ u_C=U_m\sin (2\mathrm{\π}{f}_{1}t+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right.$

其中，U_m是并网电压的峰值，f₁为市电频率； 

步骤2、根据步骤1得到的三相并网电压，经过坐标变换得到d、q轴电压u_d和u_q，其中d、q代表同步旋转坐标系的d、q轴，系统基于电网电压定向时，同步旋转坐标系的d轴与电网电压矢量E重合；

具体为：将步骤1得到的并网电压u_A、u_B和u_C经过Clarke变换得到α、β轴电压u_α和u_β，具体按照以下算法实施：

$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\α}}\\ u_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{u}_A\\ u_B\\ u_C\end{array}\right]$

再将得到的u_α和u_β进行Park变换得到d、q轴电压u_d和u_q，具体按照以下算法实施：

$\left[\begin{array}{c}{u}_d\\ u_q\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\α}}\\ u_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]$

其中， $\mathrm{\θ}=\arctan \frac{u_{\mathrm{\β}}}{u_{\mathrm{\α}}};$

步骤3、当逆变器单位功率因数并网时，基于电网电压定向的并网逆变器输出电流矢量I₁与电网电压矢量E重合，电流矢量I₁具体按照以下算法实施：

$I_1=I_m{e}^{\mathrm{j\θ}}=I_m{e}^{j\left(2\mathrm{\π}{f}_{1}t\right)}$

其中，I_m是并网电流指令的峰值，f₁为市电频率； 

为提高孤岛检测能力，当给逆变器输出电流施加一个按正弦规律变化的低频相位扰动Δθ时，带相位扰动的并网逆变器输出电流矢量I相对于电网电压E以Δθ前后摆动，把相角扰动的频率f₂和扰动的最大相移角θ_m这两个正弦低频相位扰动的参数添加到得到的并网电流矢量I₁中，此时令：Δθ＝θ_m sin 2πf₂t，得到带相位扰动的并网逆变器输出电流矢量I，具体按照以下算法实施：

$I_1=I_m{e}^{j(\mathrm{\θ}+\mathrm{\Δ\θ})}=I_m{e}^{j(2\mathrm{\π}{f}_{1}t+{\mathrm{\θ}}_m\sin 2\mathrm{\π}{f}_{2}t)}$

其中，I_m是并网电流指令的峰值，f₁为市电频率，f₂是相角扰动的频率，θ_m是扰动的最大相移角；

步骤4、根据步骤3得到的带相位扰动的并网逆变器输出电流矢量I，确定并网逆变器输出电流指令，具体为：

步骤4.1、确定相角扰动频率f₂和最大相位扰动角θ_m的值，具体按照以下步骤实施：

步骤4.1.1、对经步骤3得到的并网电流表达式中的相角表达式2πf₁t+θ_m sin2πf₂t求导，得到电流的瞬时角频率表达式，具体按照以下算法实施：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_i\left(t\right)=\frac{d}{\mathrm{dt}}(2\mathrm{\π}{f}_{1}t+{\mathrm{\θ}}_m\sin 2\mathrm{\π}{f}_{2}t)\\ =2\mathrm{\π}(f_1+{\mathrm{\θ}}_m{f}_2\cos 2\mathrm{\π}{f}_{2}t)\end{array}$

步骤4.1.2、根据步骤4.1.1得到的电流的瞬时角频率表达式，得到电流瞬时频率发生周期性的偏移，电流的最大频率偏移量具体按照以下算法实施：

Δf_1max＝θ_mf₂

步骤4.1.3、断网后，光伏并网系统和电网的公共连接点的电压频率随着电流频率的变化而变化，若检测到电压频率的频率偏移量超出国家规定的-0.5Hz～+0.5Hz的阈值范围，就判断发生了孤岛现象；

步骤4.1.4、设置逆变器输出电流的最大频率偏移量为国家标准规定的频率偏移量的两倍，即θ_mf₂＝1Hz，此时在Δf_1max＝θ_m f₂≥1Hz的区域即为孤岛现象发生后能可靠的检测到孤岛效应发生的区域；

步骤4.1.5、在保证能检测出孤岛效应的前提下，综合考虑功率因数、电流谐波畸变率，确定相角扰动的频率f₂为5Hz，最大相移角θ_m为π/15；

步骤4.2、将步骤4.1得到的角扰动频率f₂＝5Hz，最大相移角θ_m＝π/15代入经步骤3得到的带相位扰动的并网逆变器输出电流矢量I表达式中，得到下式：

$I_1=I_m{e}^{j(\mathrm{\θ}+\mathrm{\Δ\θ})}=I_m{e}^{j(100\mathrm{\πt}+\frac{\mathrm{\π}}{15}\sin 10\mathrm{\πt})}$

步骤4.3、把步骤4.2得到的带相位扰动的并网逆变器输出电流矢量I投影到d、q轴，得到逆变器输出电流指令i_d ^*和i_q ^*值，具体按照以下算法实施：

$\left\{\begin{array}{c}{i_d}^{*}=I_m\cos \left(\mathrm{\Δ\θ}\right)=I_m\cos \left({\mathrm{\θ}}_m\sin 2\mathrm{\π}{f}_{2}t\right)=I_m\cos \left(\frac{\mathrm{\π}}{15}\sin 10\mathrm{\πt}\right)\\ {i_q}^{*}=I_m\sin \left(\mathrm{\Δ\θ}\right)=I_m\sin \left({\mathrm{\θ}}_m\sin 2\mathrm{\π}{f}_{2}t\right)=I_m\sin \left(\frac{\mathrm{\π}}{15}\sin 10\mathrm{\πt}\right)\end{array}\right.$

其中，I_m是并网电流指令的峰值；

步骤4.4、把步骤4.3得到的电流指令i_d ^*和i_q ^*，与并网电流i_d和i_q进行比较得到误差Δe_d ^*和Δe_q ^*，将Δe_d ^*和Δe_q ^*经过调节器调节后得到相应的d、q轴电压v_d和v_q，v_d和v_q经过Park反变换得到α、β轴电压v_α和v_β，具体按照以下算法实施：

$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\α}}\\ u_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_d\\ u_q\end{array}\right]$

其中， $\mathrm{\θ}=\arctan \frac{u_{\mathrm{\β}}}{u_{\mathrm{\α}}};$

步骤4.5、把步骤4.4得到的v_α和v_β，再经过Clarke反变换得到三相调制波v_A、v_B和v_C，具体按照以下算法实施：

$\left[\begin{array}{c}{v}_A\\ v_B\\ v_C\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ -\frac{1}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}\\ -\frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{v}_{\mathrm{\α}}\\ v_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]$

步骤4.6、由步骤4.5得到的三相调制波v_A、v_B和v_C与三角载波进行比较后生成控制信号驱动逆变桥产生PWM波，PWM波经过电感滤波后，得到三相电流i_A、i_B和i_C，具体按照以下算法实施：

$\left\{\begin{array}{c}{i}_A=I_m\sin (2\mathrm{\π}{f}_{1}t+{\mathrm{\θ}}_m\sin 2\mathrm{\π}{f}_{2}t)=I_m\sin (100{\mathrm{\π}}_{1}t+\frac{\mathrm{\π}}{15}\sin 10\mathrm{\πt})\\ i_B=I_m\sin (2\mathrm{\π}{f}_{1}t+{\mathrm{\θ}}_m\sin 2\mathrm{\π}{f}_{1}t-\frac{2\mathrm{\π}}{3})=I_m\sin (100{\mathrm{\π}}_{1}t+\frac{\mathrm{\π}}{15}\sin 10\mathrm{\πt}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ i_C=I_m\sin (2\mathrm{\π}{f}_{1}t+{\mathrm{\θ}}_m\sin 2\mathrm{\π}{f}_{2}t+\frac{2\mathrm{\π}}{3})=I_m\sin (100{\mathrm{\π}}_{1}t+\frac{\mathrm{\π}}{15}\sin 10\mathrm{\πt}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right.$

其中，I_m是并网电流的峰值；

其中产生的PWM波也可通过采用空间电压矢量技术的方法来产生SVPWM波来代替传统的PWM波；

步骤4.7、将步骤4.6进行Clarke变换得到α、β轴电流i_α和i_β，具体按照以下算法实施：

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{\α}}\\ i_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_A\\ i_B\\ i_C\end{array}\right]$

步骤4.8、将步骤4.7得到的i_α和i_β，进行Park变换得到d、q轴电流i_d和i_q，i_d和i_q即为三相光伏并网逆变器的输出电流，也即为三相光伏并网逆变器的反馈电流，具体按照以下算法实施：

$\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{\α}}\\ i_{\mathrm{\β}}\end{array}\right];$

其中， $\mathrm{\θ}=\arctan \frac{i_{\mathrm{\β}}}{i_{\mathrm{\α}}};$

在反馈控制系统中，控制装置对被控对象施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量与输入量之间的偏差，从而实现对被控对象进行控制的任务。在三相光伏并网系统中，逆变器输出电流i_d和i_q引回输入端，与输入信号i_d ^*和i_q ^*相比较，利用所得的偏差信号进行控制，达到减小偏差，消除偏差的目的。

步骤5、实时计算光伏并网系统和电网的公共连接点处的电压频率f，具体按照以下方法实施：

利用电压传感器实时采样检测光伏并网系统和电网的公共连接点处的电压，以电压的向上过零点时刻或向下过零点时刻为时间计算节点，利用控制芯片STM32F103ZET6内的定时器实时计算光伏并网系统和电网的公共连接点处电压的周期T，进而对周期T求倒数得到光伏并网系统和电网的公共连接点处的电压频率f，具体算法如下：

T＝一个完整的工频周期内定时器的计数值/f_T

$f=\frac{1}{T}$

其中，f_T是定时器的频率；

步骤6、结合步骤4获取的并网逆变器输出电流指令，再根据本地负载的品质因数Q的取值，确定孤岛检测的判断规则，具体按照以下方法实施：

根据步骤4确定的并网逆变器输出电流指令，若孤岛效应发生，光伏并网系统和电网的公共连接点处的电压频率会出现连续多次超过50.5Hz或者低于49.5Hz的现象；

针对本地负载是谐振在50Hz品质因数Q为2.5的RLC并联负载，仿真确定了θ_m、f₂在不同参数组合下负载电压频率，即光伏并网系统和电网的公共连接点处的电压频率在相角扰动的频率f₂半周期内连续超过50.5Hz或者低于49.5Hz的次数N有如下关系，具体关系如下；

θ_m＝π/25，f₂＝2时，N＝0；

θ_m＝π/25，f₂＝5时，N＝2；

θ_m＝π/25，f₂＝10时，N＝2；

θ_m＝π/18，f₂＝2时，N＝0；

θ_m＝π/18，f₂＝5时，N＝4；

θ_m＝π/18，f₂＝10时，N＝2；

θ_m＝π/15，f₂＝2时，N＝0；

θ_m＝π/15，f₂＝5时，N＝4；

θ_m＝π/15，f₂＝10时，N＝2；

θ_m＝π/10，f₂＝2时，N＝6；

θ_m＝π/10，f₂＝5时，N＝4；

θ_m＝π/10，f₂＝10时，N＝2；

综合上述规律，采取如下孤岛检测的判断规则：

当N≥3时，若检测到连续N-1个超频周期时，认为发生了孤岛效应；

当N≤2时，若连续在相角扰动频率f₂的两个或更多半周期内均检测到至少一个超频周期，认为发生了孤岛效应；

步骤7、根据步骤5得到的电压频率f，并结合经步骤6得到的孤岛检测的判断规则，进行孤岛效应判定，具体按照以下方法实施：

步骤7.1、根据步骤6确定的判断规则，设定一个变量num来记录光伏并网系统和电网的公共连接点处电压频率f连续超频的次数，num的初始值设为0；

步骤7.2、判断经步骤5得到的电压频率f是否超出频率阈值范围49.5Hz～50.5Hz；

若超出频率阈值范围，则num值加1，否则将num清零；

再根据步骤6确定的判断规则：

在N≥3的情况下，若出现num＝2即认为发生了孤岛效应；在N≤2的情况下，在f₂的每半个周期内都有num＝1出现，即认为发生了孤岛效应。

专利《低频正弦相位扰动的孤岛检测方法》(申请日：2014-7-4，公开日：2014-11-19，公开号：CN104155537A)中公开了通过给光伏并网逆变器的输出电流施加一个以正弦规律低频变化的相位扰动来检测孤岛现象，与传统的主动式检测方法相比，具有无检测盲区和并网电流畸变小的特点。在电流中加入扰动时会降低电流质量，在光伏并网系统中，国家对电流谐波总畸变率和各次谐波的含量有严格的规定，具体规定为，总的谐波电流应小于逆变器输出额定电流的5％，所以在加扰动时，既要保证系统能检测出孤岛效应，又不得使总的电流谐波含量高于5％。因此，将该方法用于三相光伏并网逆变器中时，当扰动的最大相移角θ_m过大时，此时更容易检测出孤岛效应，但是电流谐波含量会变大；当扰动的最大相移角θ_m过小时，虽然电流的谐波含量变小，但是要检测出孤岛效应就变得尤为困难。而在本发明的三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法中，在三相系统中，把指令电流i_d ^*和i_q ^*，与反馈电流i_d和i_q进行比较后得到误差Δe_d ^*和Δe_q ^*，将Δe_d ^*和Δe_q ^*经过调节器调节后得到相应的d、q轴电压v_d和v_q，v_d和v_q经过Park反变换得到α、β轴电压v_α和v_β，再经过Clarke反变换得到三相调制波v_A、v_B和v_C，v_A、v_B和v_C与三角载波进行比较后生成控制信号驱动逆变桥产生PWM波，PWM波经过电感滤波后，得到三相电流i_A、i_B和i_C，得到的i_A、i_B和i_C进行Clarke变换得到α、β轴电流i_α和i_β，i_α和i_β进行Park变换得到d、q轴电流即输出电流i_d和i_q，对整个过程进行精确控制从而保证谐波含量小，使得系统在精确的控制下既能检测出孤岛效应，也能使输出电流谐波含量小，从而很好的解决了上述问题。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法， 无需增加硬件，是通过给带相位扰动的逆变器输出电流矢量I和电网电压矢量E之间施加一个以正弦规律变化的低频相位扰动Δθ来检测孤岛现象；

(2)本发明三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法，是给逆变器的输出电流施加一个以正弦周期性变化的扰动，与传统的主动式检测方法相比，具有无检测盲区的优点；

(3)本发明三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法，因为施加的扰动是周期性变化的，与传统的固定扰动频率检测法相比，该方法具有并网电流畸变小的优点。

实施例

取f₂＝5Hz，θ_m＝π/15，本地负载参数取为R＝15Ω，L＝19.108mH，C＝530.785μF，此时本地负载品质因数Q＝2.5，假设并网电压峰值380V，在有功匹配的条件下，即断网前后负载电压幅值不变的情况下，逆变器输出电流的幅值I_m＝380V/15Ω＝25.33A；

得此时的并网电流指令为：

$\left\{\begin{array}{c}{i_d}^{*}=I_m\cos \left(\mathrm{\Δ\θ}\right)=I_m\cos \left({\mathrm{\θ}}_m\sin 2\mathrm{\π}{f}_{2}t\right)=I_m\cos \left(\frac{\mathrm{\π}}{15}\sin 10\mathrm{\πt}\right)\\ {i_q}^{*}=I_m\sin \left(\mathrm{\Δ\θ}\right)=I_m\sin \left({\mathrm{\θ}}_m\sin 2\mathrm{\π}{f}_{2}t\right)=I_m\sin \left(\frac{\mathrm{\π}}{15}\sin 10\mathrm{\πt}\right)\end{array}\right.;$

把得到的电流指令i_d ^*和i_q ^*，与反馈电流i_d和i_q进行比较后得到误差Δe_d ^*和Δe_q ^*，将Δe_d ^*和Δe_q ^*经过调节器调节后得到相应的d、q轴电压v_d和v_q，v_d和v_q经过Park反变换得到α、β轴电压v_α和v_β，再经过Clarke反变换得到三相调制波v_A、v_B和v_C；v_A、v_B和v_C与三角载波进行比较后生成控制信号驱动逆变桥产生PWM波，PWM波经过电感滤波后，得到三相电流i_A、i_B和i_C，得到的i_A、i_B和i_C进行Clarke变换得到α、β轴电流i_α和i_β，i_α和i_β进行Park 变换得到d、q轴电流i_d和i_q，i_d和i_q即为三相光伏并网逆变器的输出电流，也即为三相光伏并网逆变器的反馈电流；

利用电压传感器实时采样检测光伏并网系统和电网的公共连接点处的电压，以电压的向上过零点时刻为时间计算节点，计算光伏并网系统和电网的公共连接点处电压的周期T，进而对周期T求倒数得到其频率f；

判断孤岛效应发生的依据是：检测到光伏并网系统和电网的公共连接点处的电压频率f连续2次超过50.5Hz或者连续2次低于49.5Hz；

实时判断频率f是否超出频率阈值范围49.5Hz～50.5Hz。对此实施例仿真，电网在0.1s时刻断网，波形如图3所示，图3(a)是公共连接点处的电压波形，图3(b)是公共连接点处电压的频率。从图中可以看出，在0.1s时刻之前，电压频率一直等于50Hz，在0.1s时刻之后，即电网断网之后，公共连接点处电压的幅值没有改变，而频率发生了改变。在0.12s时刻，发现电压频率低于49.5Hz，将num记为1；紧接着在0.128s时刻，发现电压频率第二次低于49.5Hz，将num记为2。根据判断规则：检测到光伏并网系统和电网的公共连接点处的电压频率连续2次低于49.5Hz。此时可以判断发生了孤岛现象，并立即封锁逆变器，保护并网系统安全。

Claims (9)

1.三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、确定三相光伏并网系统的理想并网电压u_A、u_B和u_C；

步骤2、根据步骤1得到的三相并网电压，经过坐标变换得到d、q轴电压u_d和u_q，系统基于电网电压定向时，同步旋转坐标系的d轴与电网电压矢量E重合；

步骤3、当逆变器单位功率因数并网时，基于电网电压定向的并网逆变器输出电流矢量I₁与电网电压矢量E重合；当给逆变器输出电流施加一个按正弦规律变化的低频相位扰动Δθ时，带相位扰动的并网逆变器输出电流矢量I相对于电网电压E以Δθ前后摆动，从而确定带相位扰动的并网逆变器输出电流矢量I；

步骤4、根据步骤3得到的带相位扰动的并网逆变器输出电流矢量I，确定并网逆变器输出电流指令i_d ^*和i_q ^*；

步骤5、实时计算光伏并网系统和电网的公共连接点处的电压频率f；

步骤6、结合步骤4获取的并网逆变器输出电流指令，再根据本地负载的品质因数Q的取值，确定孤岛检测的判断规则；

步骤7、根据步骤5得到的电压频率f，并结合经步骤6得到的孤岛检测的判断规则，进行孤岛效应判定。

2.如权利要求1所述的三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤1中并网电压u_A、u_B和u_C具体按照以下算法实施：

其中，U_m是并网电压的峰值，f₁为市电频率。

3.如权利要求1所述的三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤2具体为：将步骤1得到的并网电压u_A、u_B和u_C经过Clarke变换得到α、β轴电压u_α和u_β，具体按照以下算法实施：

再将得到的u_α和u_β进行Park变换得到d、q轴电压u_d和u_q，具体按照以下算法实施：

其中，

4.如权利要求1所述的三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤3具体为：当逆变器输出电流中不加扰动时，基于电网电压定向的并网逆变器输出电流矢量I₁与电网电压矢量E重合，电流矢量I₁具体按照以下算法实施：

其中，I_m是并网电流指令的峰值，f₁为市电频率；

当给逆变器输出电流施加一个以正弦规律变化的低频相位扰动Δθ时， 把相角扰动的频率f₂和扰动的最大相移角θ_m这两个正弦低频相位扰动的参数添加到得到的并网电流矢量I₁中，此时令：Δθ＝θ_msin2πf₂t，得到带相位扰动的并网逆变器输出电流矢量I，具体按照以下算法实施：

其中，I_m是并网电流指令的峰值，f₁为市电频率，f₂是相角扰动的频率，θ_m是扰动的最大相移角；2πf₁t+θ_msin2πf₂t为相角表达式。

5.如权利要求1所述的三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤4具体为：

步骤4.1、确定相角扰动频率f₂和最大相位扰动角θ_m的值，相角扰动频率f₂＝5Hz，最大相移角θ_m＝π/15；

步骤4.2、将步骤4.1得到的相角扰动频率f₂＝5Hz，最大相移角θ_m＝π/15代入经步骤3得到的带相位扰动的并网逆变器输出电流矢量I表达式中，得到下式：

步骤4.3、把步骤4.2得到的带相位扰动的并网逆变器输出电流矢量I投影到d、q轴，得到逆变器输出电流指令i_d ^*和i_q ^*值，具体按照以下算法实施：

其中，I_m是并网电流指令的峰值。

6.如权利要求5所述的三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛 检测方法，其特征在于，所述步骤4.1具体按照以下步骤实施：

步骤4.1.1、对经步骤3得到的并网电流表达式中的相角表达式2πf₁t+θ_msin2πf₂t求导，得到电流的瞬时角频率表达式，具体按照以下算法实施：

步骤4.1.2、根据步骤4.1.1得到的电流的瞬时角频率表达式，得到电流瞬时频率发生周期性的偏移，电流的最大频率偏移量具体按照以下算法实施：

Δf_1max＝θ_mf₂

步骤4.1.3、断网后，光伏并网系统和电网的公共连接点的电压频率随着电流频率的变化而变化，若检测到电压频率的频率偏移量超出国家规定的-0.5Hz～+0.5Hz的阈值范围，就判断发生了孤岛现象；

步骤4.1.4、设置逆变器输出电流的最大频率偏移量为国家标准规定的频率偏移量的两倍，即θ_mf₂＝1Hz，此时在Δf_1max＝θ_mf₂≥1Hz的区域即为孤岛现象发生后能可靠的检测到孤岛效应发生的区域；

步骤4.1.5、在保证能检测出孤岛效应的前提下，综合考虑功率因数、电流谐波畸变率，确定相角扰动的频率f₂为5Hz，最大相移角θ_m为π/15。

7.如权利要求1所述的三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤5具体按照以下方法实施：

利用电压传感器实时采样检测光伏并网系统和电网的公共连接点处的电压，以电压的向上过零点时刻或向下过零点时刻为时间计算节点，利用控制芯片STM32F103ZET6内的定时器实时计算光伏并网系统和电网的公共连 接点处电压的周期T，进而对周期T求倒数得到光伏并网系统和电网的公共连接点处的电压频率f，具体算法如下：

T＝一个完整的工频周期内定时器的计数值/f_T

其中，f_T是定时器的频率。

8.如权利要求1所述的三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤6具体按照以下方法实施：

根据步骤4确定的并网逆变器输出电流指令，若孤岛效应发生，光伏并网系统和电网的公共连接点处的电压频率会出现连续多次超过50.5Hz或者低于49.5Hz的现象；

针对本地负载是谐振在50Hz品质因数Q为2.5的RLC并联负载，仿真确定了θ_m、f₂在不同参数组合下负载电压频率，即光伏并网系统和电网的公共连接点处的电压频率在相角扰动的频率f₂半周期内连续超过50.5Hz或者低于49.5Hz的次数N有如下关系，具体关系如下；

θ_m＝π/25，f₂＝2时，N＝0；

θ_m＝π/25，f₂＝5时，N＝2；

θ_m＝π/25，f₂＝10时，N＝2；

θ_m＝π/18，f₂＝2时，N＝0；

θ_m＝π/18，f₂＝5时，N＝4；

θ_m＝π/18，f₂＝10时，N＝2；

θ_m＝π/15，f₂＝2时，N＝0；

θ_m＝π/15，f₂＝5时，N＝4；

θ_m＝π/15，f₂＝10时，N＝2；

θ_m＝π/10，f₂＝2时，N＝6；

θ_m＝π/10，f₂＝5时，N＝4；

θ_m＝π/10，f₂＝10时，N＝2；

综合上述规律，采取如下孤岛检测的判断规则：

当N≥3时，若检测到连续N-1个超频周期时，认为发生了孤岛效应；

当N≤2时，若连续在相角扰动频率f₂的两个或更多半周期内均检测到至少一个超频周期，认为发生了孤岛效应。

9.如权利要求1所述的三相光伏并网逆变器的正弦低频相位扰动的孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤7具体按照以下方法实施：

步骤7.1、根据步骤6确定的判断规则，设定一个变量num来记录光伏并网系统和电网的公共连接点处电压频率f连续超频的次数，num的初始值设为0；

步骤7.2、判断经步骤5得到的电压频率f是否超出频率阈值范围49.5Hz～50.5Hz；

若超出频率阈值范围，则num值加1，否则将num清零；

再根据步骤6确定的判断规则：

在N≥3的情况下，若出现num＝2即认为发生了孤岛效应；在N≤2的情况下，在f₂的每半个周期内都有num＝1出现，即认为发生了孤岛效应。