CN107643456A

CN107643456A - 一种三相并网逆变器afd孤岛检测方法

Info

Publication number: CN107643456A
Application number: CN201610584651.9A
Authority: CN
Inventors: 郭琳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-07-22
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2018-01-30

Abstract

本发明公开了一种三相并网逆变器AFD孤岛检测方法，包括基于锁相角扰动的AFD算法、盲区检测分析、半解耦扰动控制三个部分。三相并网逆变器在新能源发电系统和电动汽车等领域起着重要的作用，为确保系统安全稳定运行，孤岛检测是十分必要的。提出一种基于空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation，SVPWM)控制三相并网逆变器的AFD孤岛检测方法，其对锁相环(phase‑locked loop，PLL)计算出的相角施加扰动。分析孤岛检测盲区的成因以及消除盲区的可能性，并对施加扰动后的三相电流进行谐波分析，提出抑制谐波的改进半解耦控制算法。

Description

一种三相并网逆变器AFD孤岛检测方法

所属技术领域

本发明涉及一种孤岛检测方法，尤其涉及一种三相并网逆变器AFD孤岛检测方法。

背景技术

当电网供电中断时，由于本地负载的存在，用户端的并网发电系统未能及时检测出电网的故障而继续向负载供电，从而形成供电孤岛，导致交流电压频率、相位和幅值的混乱，严重的会损坏接入孤岛的用电设备，并对人身安全造成危害。因此，对孤岛现象进行检测，并在检测出孤岛时及时将并网发电系统切离市电，具有重要的意义。孤岛检测最初应用于光伏并网，随着电力电子技术的发展，其在新能源发电、电动汽车等领域的应用也成为了研究的热点。

孤岛的检测方法分为被动式和主动式两种，其中被动式孤岛检测方法通过对电压幅值、频率、相位、谐波含量等进行检测，从而进行孤岛的判定。其实现容易，且成本较低，但存在较大的检测盲区。主动式孤岛检测方法通过对相关参数施加扰动分量，能够在电网断电时快速检测出孤岛，且检测盲区较小，电网正常时，由于扰动分量的存在，会在一定程度上降低进网电流的波形质量。常用的主动式孤岛检测方法有主动移频式、主动移相式、无功功率扰动法和滑模频率偏移孤岛检测方法。其中主动移频式(active frequency drift，AFD)孤岛检测方法具有实现简单、检测准确度高等优点，得到了广泛应用。

发明内容

为了克服电流畸变高的难题，本发明提出一种三相并网逆变器AFD孤岛检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是。

本文提出一种空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation，SVPWM)控制的三相并网逆变器的AFD孤岛检测及降低电流畸变的改进方法，包括基于锁相角扰动的AFD算法、盲区检测分析、半解耦扰动控制三个部分。

所述基于锁相角扰动的AFD算法，在发生扰动后，能够参与SVPWM相关运算并得到驱动波形。

所述盲区检测分析通过设定相角发生发生负方向作为跳变条件，进行盲区检测与分析。

所述半解耦扰动控制由校正相位偏移、驱动电路、SVPWM、锁相以及PID控制器组成。

本发明的有益效果是：通过合理设定电网频率计算的相关参数，可以实现检测的零盲区，通过半解耦扰动控制，能够减小进网电流的畸变率，提高波形质量。能够有效检测出孤岛，逆变器稳定工作时的进网电流畸变程度较低。改进的半解耦控制策略具有以下优势：1)通过合理选取计算次数，能够实现孤岛检测的零盲区；2)仅对单相电流施加扰动，而不影响另外两相电流，降低了波形的畸变程度；3)逆变器仍然采用空间矢量控制的原理，具有较高的直流电压利用率。

附图说明

图1控制原理。

图2校正相位偏移扰动。

图3半解耦扰动控制。

具体实施方案

图1中，SVPWM控制中，其电压基准旋转矢量U_ref由有功和无功电流环输出和经派克反变换得到。根据坐标变换原理，其相角θ由电网电压锁相环(phase-locked loop，PLL)计算得到，而θ同时决定了U_ref的频率，从而影响进网电流的频率，因此，对θ施加扰动的实质是对进网电流频率的扰动。扰动后的锁相角θ′参与交流侧电流反馈值的派克变换及和的派克反变换，其计算结果参与SVPWM运算并得到驱动波形。

出现盲区的相角与频率扰动量、开关周期以及求平均值的次数有关。为避免盲区的出现，设定相角发生负方向跳变时重新开始求平均值计数，其无法清零的条件为

β<Δθ+2πf_gΔt＝2πΔt(Δf_g+1)

只要设定参数使上式满足就可以避免盲区，即保证：

从而实现了孤岛检测零盲区。

对三相电流进行傅里叶变换可知，三相电流不仅含有高次谐波，其相位也会产生偏移，增加电流THD，降低PF值，且频率扰动导致的三相电流畸变程度不同。

图2中，改变锁相角θ的扰动方式能够校正电流相位的偏移，θ为电网电压锁相角；θ′为原始扰动；θ″为校正相位偏移的扰动；t₂＝T′_g/2；t₃＝T_g/2；t₄＝T′_g；t₅＝T_g-t₁；t₆＝T_g。。此时每周期的扰动锁相角在其下降沿处与电网电压锁相角进行校准，而非在过零点处进行校准。

对于三相并网逆变器，仅对一相电流进行扰动就能够检测出孤岛，这样能够避免另外两相电流的畸变，提高进网电流质量。半解耦SVPWM控制策略，能够实现单相电流的扰动而不影响其它两相电流波形质量。

图3中，假设对a相电流进行扰动，则b、c相电流仍参与正常的坐标变换与SVPWM运算，此时其锁相角为未加扰动的电网电压锁相角θ，通过电流基准和θ计算出未加扰动的a相理想电流值参与b、c相电流的坐标变换。对于a相电流，其与通过扰动的锁相角θ″和电流基准计算出的加入扰动后的b、c相电流理论值参与坐标变换。

Claims

1.一种三相并网逆变器AFD孤岛检测方法，其特征在于：包括基于锁相角扰动的AFD算法、盲区检测分析、半解耦扰动控制三个部分。

2.如权利要求1所述的三相并网逆变器AFD孤岛检测方法，其特征在于所述基于锁相角扰动的AFD算法在发生扰动后，能够参与SVPWM相关运算并得到驱动波形。

3.如权利要求1所述的三相并网逆变器AFD孤岛检测方法，其特征在于所述盲区检测分析通过设定相角发生发生负方向作为跳变条件，进行盲区检测与分析。

4.如权利要求1所述的三相并网逆变器AFD孤岛检测方法，其特征在于所述半解耦扰动控制由校正相位偏移、驱动电路、SVPWM、锁相以及PID控制器组成。