CN107765108B - 一种逆变器的孤岛检测方法、装置和供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种逆变器的孤岛检测方法、装置和供电系统，以解决现有的基于电压THD的孤岛检测方法存在较大的检测死区，使得孤岛检测的可靠性低下的问题。该方法为，采样逆变器交流端口输出的交流电压信号；针对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率；基于各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率；在所述电压总谐波畸变率大于电压总谐波畸变率的设定阈值时，确定检测到所述逆变器发生孤岛效应，这种检测方法使电压总谐波畸变率在发生孤岛前后变化的更加显著，从而减少孤岛检测的死去，提高孤岛检测的可靠性。

Description

一种逆变器的孤岛检测方法、装置和供电系统
技术领域
本发明涉及电路领域，尤其涉及一种逆变器的孤岛检测方法、装置和供电系统。
背景技术
逆变器普遍应用于新能源并网发电领域，是将直流电能转换为交流电能、向电网和负载供电的装置。典型的逆变器系统如图1所示，逆变器的直流端口和直流电源相连，交流端口通过变压器与负载、并网开关和电网相连。
逆变器的孤岛效应是指，当并网开关跳闸时，逆变器未能及时检出停电状态而将自身切离电网，最终形成由逆变器和负载组成的一个自给供电的孤岛发电系统。孤岛效应的发生会对电力系统和相关人员带来如下危害：
1)并网开关和相关设备可能会由于失步合闸而遭到破坏。
2)认为线路不带电的维护人员将受到安全威胁。
3)孤岛效应可能导致故障不能清除，干扰电网的恢复。
逆变器需要具备孤岛检测功能。现有技术中常见的孤岛检测方法是基于电压总谐波畸变率(Total Harmonic Distortion，THD)的孤岛检测方法，其技术方案主要如下：
1)检测逆变器交流端口的交流电压信号，并利用下述公式计算电压THD；
Figure BDA0001082750770000011
其中U％为电压THD，U1为电压基波，Uk为k次电压谐波。
2)对U％进行平均化处理，得到电压THD的平均值U0％；
3)当|U％-U0％|小于等于设定阈值时，逆变器判断孤岛未发生，继续向电网供电；
4)当|U％-U0％|大于设定阈值时，如图2所示，逆变器判断孤岛发生，触发孤岛保护。
基于电压THD的孤岛检测方法表征的是总谐波的含量，不能体现各次谐波的变化情况。当孤岛发生时，会出现各次谐波发生变化、而总谐波变化不明显的情况，导致孤岛检测失败。例如，在图3a中孤岛发生时，5次谐波降低而3次谐波升高，但对应的总谐波畸变率变化不明显，如图3b所示。因此，基于电压THD的孤岛检测方法存在较大的检测死区，降低了孤岛检测的可靠性。
发明内容
本发明实施例提供一种逆变器的孤岛检测方法、装置和供电系统，以解决现有的基于电压THD的孤岛检测方法存在较大的检测死区，使得孤岛检测的可靠性低下的问题。
本发明实施例提供的具体技术方案如下：
第一方面，提供一种逆变器的孤岛检测方法，包括：
采样逆变器交流端口输出的交流电压信号；
针对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率；
基于各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率；
在所述电压总谐波畸变率大于电压总谐波畸变率的设定阈值时，确定检测到所述逆变器发生孤岛效应。
这种设计中，根据逆变器交流端口输出的交流电压信号进行逆变器的孤岛检测，不需要注入特定次谐波，不会降低逆变器的输出电能质量。
结合第一方面，一种可能的设计中，采样逆变器交流端口输出的交流电压信号之后，针对所述所述交流电压信号进行谐波分析之前，所述方法还包括：
针对所述交流电压信号进行滤波处理，以便于对所述交流电压信号进行谐波分析。这样，能够得到稳态的交流电压信号。
结合第一方面，一种可能的设计中，所述针对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，包括：
利用快速傅里叶变换FFT算法，对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波；
基于所述各次电压谐波计算各次电压谐波的平均值；
基于所述所述各次电压谐波与所述各次电压谐波的平均值，得到所述各次电压谐波的变化率。
结合第一方面，一种可能的设计中，所述各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，符合下述公式：
Figure BDA0001082750770000031
Figure BDA0001082750770000032
Figure BDA0001082750770000033
ΔUk％＝|Uk％-Uk0％|
其中，n采样点数，n＝0，1，2，…，M-1；T为采样周期；f为工频频率；k为谐波次数，k＝0，1，2，…，M/2；u[nT]为电网电压信号；Ak为k次余弦幅值；Bk为k次正弦幅值；Uk％为k次电压谐波；ΔUk％为k次电压谐波的变化率；Uk0％为k次电压谐波的平均值。
结合第一方面，一种可能的设计中，所述基于各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率，包括：
比较所述各次电压谐波变化率和各次电压谐波变化率的设定阈值的大小，得到所述各次电压谐波的变化因子；
基于所述各次电压谐波的变化因子和所述各次电压谐波得到所述电压总谐波畸变率。
结合第一方面，一种可能的设计中，所述电压总谐波畸变率，符合下述公式：
Figure BDA0001082750770000042
其中，U％为电压总谐波畸变率；Uk％为k次电压谐波，Sk为k次电压谐波的变化因子；ΔUk％为k次电压谐波的变化率；Δεk为k次电压谐波变化率的设定阈值。
这种设计中，计算电压总谐波畸变率时，采用的是简单的加法计算，能够减少运算时间，提升运算效率。
结合第一方面，一种可能的设计中，在检测到所述逆变器发生孤岛效应后，输出用于触发逆变器保护的孤岛保护信号。
这种设计中，通过输出的孤岛保护信号，能够触发逆变器保护，防止逆变器的孤岛效应对电力系统或相关人员带来重大危害。
第二方面，提供一种逆变器的孤岛检测装置，包括：
采样单元，用于采样逆变器交流端口输出的交流电压信号；
分析单元，用于针对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率；
确定单元，用于基于各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率；
检测单元，用于在所述电压总谐波畸变率大于电压总谐波畸变率的设定阈值时，确定检测到所述逆变器发生孤岛效应。
结合第二方面，一种可能的设计中，所述采样单元还用于：
在采样逆变器交流端口输出的交流电压信号之后，针对所述交流电压信号进行滤波处理，以便于对所述交流电压信号进行谐波分析。
结合第二方面，一种可能的设计中，所述分析单元在针对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率时，具体用于：
利用快速傅里叶变换FFT算法，对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波；
基于所述各次电压谐波计算各次电压谐波的平均值；
基于所述所述各次电压谐波与所述各次电压谐波的平均值，得到所述各次电压谐波的变化率。
结合第二方面，一种可能的设计中，所述各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，符合下述公式：
Figure BDA0001082750770000051
ΔUk％＝|Uk％-Uk0％|
其中，n采样点数，n＝0，1，2，…，M-1；T为采样周期；f为工频频率；k为谐波次数，k＝0，1，2，…，M/2；u[nT]为电网电压信号；Ak为k次余弦幅值；Bk为k次正弦幅值；Uk％为k次电压谐波；ΔUk％为k次电压谐波的变化率；Uk0％为k次电压谐波的平均值。
结合第二方面，一种可能的设计中，所述确定单元在基于各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率时，具体用于：
比较所述各次电压谐波变化率和各次电压谐波变化率的设定阈值的大小，得到所述各次电压谐波的变化因子；
基于所述各次电压谐波的变化因子和所述各次电压谐波得到所述电压总谐波畸变率。
结合第二方面，一种可能的设计中，所述电压总谐波畸变率，符合下述公式：
Figure BDA0001082750770000061
Figure BDA0001082750770000062
其中，U％为电压总谐波畸变率；Uk％为k次电压谐波，Sk为k次电压谐波的变化因子；ΔUk％为k次电压谐波的变化率；Δεk为k次电压谐波变化率的设定阈值。
第三方面，提供一种供电系统，包括：逆变器、控制电路和孤岛检测装置，所述逆变器主电路与所述孤岛检测电路、所述控制电路相连，所述控制电路与所述孤岛检测装置相连，其中：
所述逆变器，用于将直流电能转换为交流电能；
所述孤岛检测装置，用于采样所述逆变器的交流端口输出的交流电压信号；针对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率；基于各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率；在所述电压总谐波畸变率大于电压总谐波畸变率的设定阈值时，确定检测到所述逆变器发生孤岛效应，输出孤岛保护信号至所述控制电路；
所述控制电路，用于检测孤岛保护信号，并在检测到所述孤岛保护信号后触发逆变器保护。
第四方面，提供一种孤岛检测设备，该设备包括处理器、存储器和信号采集器，其中，所述存储器中存有计算机可读程序，所述处理器通过运行所述存储器中的程序，控制所述信号采集器，实现第一方面涉及的孤岛检测方法。
第五方面，提供一种计算机存储介质，用于储存为上述第一方面所述的孤岛检测方法所用的计算机软件指令，其包含用于执行上述方面所设计的程序。
可见，在以上各个方面，在针对逆变器进行孤岛检测时，采样逆变器交流端口输出的交流电压信号；针对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率；基于各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率；在所述电压总谐波畸变率大于电压总谐波畸变率的设定阈值时，确定检测到所述逆变器发生孤岛效应。这样，在针对逆变器进行孤岛检测时，由于电压总谐波畸变率在逆变器发生孤岛效应前后变化明显，能够减少孤岛检测的死去，提高孤岛检测的准确率和可靠性。
附图说明
图1为逆变器系统结构图；
图2为逆变器发生孤岛时的电压THD示意图；
图3a和图3b为逆变器发生孤岛时的电压THD变化示意图；
图4为本发明实施例中的供电系统结构；
图5为本发明实施例中的逆变器的孤岛检测方法流程图；
图6为本发明实施例中是5次电压谐波的变化率的示意图；
图7为采用传统算法和本发明实施例中的孤岛检测方法计算电压总谐波畸变率的对比图；
图8为发明实施例中的逆变器的孤岛检测装置示意图；
图9为发明实施例中的逆变器的孤岛检测设备示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种包括逆变器的供电系统，其系统结构如图4所示，包括逆变器、控制电路以及孤岛检测电路，其中：
逆变器，用于将直流电能转换为交流电能。
控制电路，用于采样逆变器的直流侧和交流侧的电压、电流等信号，并进行有功、无功控制；输出驱动信号，驱动逆变器主电路的开关器件；检测孤岛保护信号，直接触发逆变器保护或者根据主动式孤岛检测方法触发逆变器保护。
孤岛检测电路，用于实现逆变器孤岛状态的识别。孤岛检测电路由采样单元、谐波分析单元、THD优化单元和孤岛判断单元组成；采样单元采集逆变器交流端口的交流电压信号并进行滤波处理，将处理后的电压信号向分析单元发送；谐波分析单元利用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation，FFT)算法针对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，并向THD优化单元发送；THD优化单元利用预设的电压THD的优化算法，根据各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率，并向孤岛判断单元发送；孤岛判断单元根据得到的电压总谐波畸变率和孤岛判断条件，得到孤岛保护信号，并向控制电路发送。
基于图4所示的供电系统结构图，如图5所示，本发明实施例提供一种逆变器的孤岛检测方法，图5中的孤岛检测方法，适用于各种并网逆变器，可以是单相逆变器，也可以是三相逆变器，可以视两电平拓扑，也可以是多电平拓扑。该方法的具体流程如下所示：
步骤50：采样逆变器交流端口输出的交流电压信号。
可选的，在执行步骤50之后，在执行步骤51之前，还需要针对逆变器交流端口输出的交流电压信号进行滤波处理，这样能够得到稳态的电压信号，以便于对所述交流电压信号进行谐波分析。
步骤51：针对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率。
具体的，所述针对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，可以通过如下过程实现：
利用FFT算法，对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波；基于所述各次电压谐波计算各次电压谐波的平均值；基于所述所述各次电压谐波与所述各次电压谐波的平均值，得到所述各次电压谐波的变化率。
具体的，利用FFT算法，针对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率时，所述各次电压谐波和各次电压谐波的变化率符合下述公式：
Figure BDA0001082750770000091
ΔUk％＝|Uk％-Uk0％|
其中，n采样点数，n＝0，1，2，…，M-1；T为采样周期；f为工频频率；k为谐波次数，k＝0，1，2，…，M/2；u[nT]为电网电压信号；Ak为k次余弦幅值；Bk为k次正弦幅值；Uk％为k次电压谐波；ΔUk％为k次电压谐波的变化率；Uk0％为k次电压谐波的平均值，即对Uk％进行平均化处理。
步骤52：基于各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率。
具体的，所述基于各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率，可以通过如下过程实现：
比较所述各次电压谐波变化率和各次电压谐波变化率的设定阈值的大小，得到所述各次电压谐波的变化因子；基于所述各次电压谐波的变化因子和所述各次电压谐波得到所述电压总谐波畸变率。
具体的，利用预设的电压THD的优化算法，基于各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率时，首先，比较所述k次电压谐波变化率和k次电压谐波变化率的设定阈值的大小，得到k次电压谐波的变化因子Sk，即ΔUk％小于等于k次电压谐波变化率的设定阈值Δεk时，Sk等于1；ΔUk％大于Δεk时，Sk等于-1，具体的，可以用下述公式表示：
Figure BDA0001082750770000101
其中Sk为k次电压谐波的变化因子，ΔUk％为k次电压谐波的变化率；Δεk为k次电压谐波变化率的设定阈值。
Figure BDA0001082750770000102
需要说明的是，可选的，Sk的绝对值大小不限定为1，也可以采用其它数值，例如，可以设置Sk的绝对值为p，p为正整数，即
Figure BDA0001082750770000103
例如，图6所示的是5次电压谐波的变化率示意图，取5次电压谐波变化率的设定阈值Δε5为0.5。从图上可以看出，当5次电压谐波变化率ΔU5％小于0.5时，S5＝1；当5次电压谐波变化率ΔU5％大于0.5时，S5＝-1。
接着，根据k次电压谐波Uk％及其变化因子Sk，确定电压总谐波畸变率U％，具体的，计算公式如下所示：
Figure BDA0001082750770000104
其中，U％为电压总谐波畸变率；Uk％为k次电压谐波，Sk为k次电压谐波的变化因子。
例如，图7所示的是采用传统算法和采用上述电压THD的优化算法计算电压总谐波畸变率的对比图，可以看出，传统算法的谐波始终为正值，并且孤岛前后出现不明显变化的情况；采用上述优化算法的谐波可以是正值，也可以是负值，当孤岛发生时，谐波指标发生明显变化，超过电压谐波变化率的设定阈值。
步骤53：在所述电压总谐波畸变率大于电压总谐波畸变率的设定阈值时，确定检测到所述逆变器发生孤岛效应。
具体的，检测逆变器是否发生孤岛效应时，分析电压总谐波畸变率U％与电压总谐波畸变率的设定阈值ε的关系，若U％小于等于ε，判断逆变器电网处于正常状态；若U％大于ε，判断逆变器发生孤岛效应，输出孤岛保护信号，并向控制电路发送；控制电路接收到所述孤岛保护信号后，可以直接触发逆变器保护，关闭逆变器，也可以根据主动式孤岛检测方法触发逆变器保护逻辑。
基于上述实施例，如图8所示，为本发明实施例提供逆变器的孤岛检测装置结构示意图。该装置800应用于各种逆变器，该装置800包括：采样单元801、分析单元802、确定单元803和检测单元804，其中：
采样单元801，用于采样逆变器交流端口输出的交流电压信号；
分析单元802，用于针对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率；
确定单元803，用于基于各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率；
检测单元804，用于在所述电压总谐波畸变率大于电压总谐波畸变率的设定阈值时，确定检测到所述逆变器发生孤岛效应。
可选的，所述采样单元801还用于：
在采样逆变器交流端口输出的交流电压信号之后，针对所述交流电压信号进行滤波处理，以便于对所述交流电压信号进行谐波分析。
可选的，所述分析单元802在针对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率时，具体用于：
利用快速傅里叶变换FFT算法，对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波；
基于所述各次电压谐波计算各次电压谐波的平均值；
基于所述所述各次电压谐波与所述各次电压谐波的平均值，得到所述各次电压谐波的变化率。
可选的，所述各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，符合下述公式：
Figure BDA0001082750770000123
ΔUk％＝|Uk％-Uk0％|
其中，n采样点数，n＝0，1，2，…，M-1；T为采样周期；f为工频频率；k为谐波次数，k＝0，1，2，…，M/2；u[nT]为电网电压信号；Ak为k次余弦幅值；Bk为k次正弦幅值；Uk％为k次电压谐波；ΔUk％为k次电压谐波的变化率；Uk0％为k次电压谐波的平均值。
可选的，所述确定单元803在基于各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率时，具体用于：
比较所述各次电压谐波变化率和各次电压谐波变化率的设定阈值的大小，得到所述各次电压谐波的变化因子；
基于所述各次电压谐波的变化因子和所述各次电压谐波得到所述电压总谐波畸变率。
可选的，所述电压总谐波畸变率，符合下述公式：
Figure BDA0001082750770000124
Figure BDA0001082750770000125
其中，U％为电压总谐波畸变率；Uk％为k次电压谐波，Sk为k次电压谐波的变化因子；ΔUk％为k次电压谐波的变化率；Δεk为k次电压谐波变化率的设定阈值。
本发明实施例上述涉及的装置800，可以是独立的部件，也可以是集成于其他部件中，例如本发明实施例提供的上述装置800可以是现有的逆变器，也可以是集成于逆变器内的部件。
需要说明的是，本发明实施例中的装置800各个单元的功能实现以及交互方式可以进一步参照相关方法实施例的描述，在此不再赘述。
另外，以上各“单元”可以通过特定应用集成电路(application-specificintegrated circuit，ASIC)，执行一个或多个软件或固件程序的处理器和存储器，集成逻辑电路，和/或其他可以提供上述功能的器件来实现。
基于相同的构思，如图9所示，为本发明实施例提供的一种孤岛检测设备结构示意图。该设备900包括：信号采集器901、处理器902和存储器903，其中：信号采集器901、处理器902和存储器903相互连接，可以通过总线相互连接，也可以通过其他连接方式连接。
信号采集器901，用于采样逆变器交流端口输出的交流电压信号；
处理器902，用于用于调用所述存储器903中存储的程序，执行：针对信号采集器901输出的所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率；基于各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率；在所述电压总谐波畸变率大于电压总谐波畸变率的设定阈值时，确定检测到所述逆变器发生孤岛效应。
处理器902可以是中央处理器(CPU)，通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件，硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本发明中终端的公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。所述处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等等。
存储器903可以包括易失性存储器，例如RAM；存储器1502也可以包括非易失性存储器，例如ROM，快闪存储器，HDD或SSD；存储器1502还可以包括上述种类的存储器的组合。
可选的，所述信号采集器901还用于：
在采样逆变器交流端口输出的交流电压信号之后，针对所述交流电压信号进行滤波处理，以便于对所述交流电压信号进行谐波分析。
可选的，所述处理器902，具体用于：
利用快速傅里叶变换FFT算法，对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波；
基于所述各次电压谐波计算各次电压谐波的平均值；
基于所述所述各次电压谐波与所述各次电压谐波的平均值，得到所述各次电压谐波的变化率。
可选的，所述各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，符合下述公式：
Figure BDA0001082750770000141
Figure BDA0001082750770000142
Figure BDA0001082750770000143
ΔUk％＝|Uk％-Uk0％|
其中，n采样点数，n＝0，1，2，…，M-1；T为采样周期；f为工频频率；k为谐波次数，k＝0，1，2，…，M/2；u[nT]为电网电压信号；Ak为k次余弦幅值；Bk为k次正弦幅值；Uk％为k次电压谐波；ΔUk％为k次电压谐波的变化率；Uk0％为k次电压谐波的平均值。
可选的，所述处理器902，具体用于：
比较所述各次电压谐波变化率和各次电压谐波变化率的设定阈值的大小，得到所述各次电压谐波的变化因子；
基于所述各次电压谐波的变化因子和所述各次电压谐波得到所述电压总谐波畸变率。
可选的，所述电压总谐波畸变率，符合下述公式：
Figure BDA0001082750770000151
Figure BDA0001082750770000152
其中，U％为电压总谐波畸变率；Uk％为k次电压谐波；ΔUk％为k次电压谐波的变化率；Δεk为k次电压谐波变化率的设定阈值。
综上所述，本发明实施例中提供的孤岛检测方法，采样逆变器交流端口输出的交流电压信号；针对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率；基于各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率；在所述电压总谐波畸变率大于电压总谐波畸变率的设定阈值时，确定检测到所述逆变器发生孤岛效应，这种检测方法使电压总谐波畸变率在逆变器发生孤岛效应前后变化的更加显著，从而减少孤岛检测的死区，提高孤岛检测的可靠性。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种逆变器的孤岛检测方法，其特征在于，包括：
采样逆变器交流端口输出的交流电压信号；
针对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率；
基于各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率；
在所述电压总谐波畸变率小于电压总谐波畸变率的设定阈值时，确定检测到所述逆变器发生孤岛效应；
其中，所述针对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，包括：对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波；基于所述各次电压谐波得到所述各次电压谐波的变化率；
所述基于各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率，包括：基于所述各次电压谐波变化率、各次电压谐波变化率的设定阈值和所述各次电压谐波得到所述电压总谐波畸变率。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采样逆变器交流端口输出的交流电压信号之后，针对所述交流电压信号进行谐波分析之前，所述方法还包括：
针对所述交流电压信号进行滤波处理，以便于对所述交流电压信号进行谐波分析。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述交流电压信号进行谐波分析，包括：
利用快速傅里叶变换FFT算法，对所述交流电压信号进行谐波分析，得到所述各次电压谐波；
基于所述各次电压谐波得到所述各次电压谐波的变化率，包括：
基于所述各次电压谐波计算各次电压谐波的平均值；
基于所述各次电压谐波与所述各次电压谐波的平均值，得到所述各次电压谐波的变化率。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，符合下述公式：
Figure FDA0002163347550000021
Figure FDA0002163347550000023
ΔUk％＝|Uk％-Uk0％|
其中，n采样点数，n＝0，1，2，…，M-1；T为采样周期；k为谐波次数，k＝0，1，2，…，M/2；u[nT]为电网电压信号；Ak为k次余弦幅值；Bk为k次正弦幅值；Uk％为k次电压谐波；ΔUk％为k次电压谐波的变化率；Uk0％为k次电压谐波的平均值。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述各次电压谐波变化率、各次电压谐波变化率的设定阈值和所述各次电压谐波得到所述电压总谐波畸变率，包括：
比较所述各次电压谐波变化率和所述各次电压谐波变化率的设定阈值的大小，得到所述各次电压谐波的变化因子；
基于所述各次电压谐波的变化因子和所述各次电压谐波得到所述电压总谐波畸变率。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电压总谐波畸变率，符合下述公式：
Figure FDA0002163347550000024
Figure FDA0002163347550000031
其中，U％为电压总谐波畸变率；Uk％为k次电压谐波，Sk为k次电压谐波的变化因子；ΔUk％为k次电压谐波的变化率；Δεk为k次电压谐波变化率的设定阈值。
7.一种逆变器的孤岛检测装置，其特征在于，包括：
采样单元，用于采样逆变器交流端口输出的交流电压信号；
分析单元，用于针对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率；
确定单元，用于基于各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率；
检测单元，用于在所述电压总谐波畸变率小于电压总谐波畸变率的设定阈值时，确定检测到所述逆变器发生孤岛效应；
其中，所述分析单元在针对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率时，具体用于：对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波；基于所述各次电压谐波得到所述各次电压谐波的变化率；
所述确定单元在基于各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率时，具体用于：基于所述各次电压谐波变化率、各次电压谐波变化率的设定阈值和所述各次电压谐波得到所述电压总谐波畸变率。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述采样单元还用于：
在采样逆变器交流端口输出的交流电压信号之后，针对所述交流电压信号进行滤波处理，以便于对所述交流电压信号进行谐波分析。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述分析单元在对所述交流电压信号进行谐波分析时，具体用于：
利用快速傅里叶变换FFT算法，对所述交流电压信号进行谐波分析，得到所述各次电压谐波；
所述分析单元在基于所述各次电压谐波得到所述各次电压谐波的变化率时，具体用于：
基于所述各次电压谐波计算各次电压谐波的平均值；
基于所述所述各次电压谐波与所述各次电压谐波的平均值，得到所述各次电压谐波的变化率。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，符合下述公式：
Figure FDA0002163347550000041
Figure FDA0002163347550000042
Figure FDA0002163347550000043
ΔUk％＝|Uk％-Uk0％|
其中，n采样点数，n＝0，1，2，…，M-1；T为采样周期；k为谐波次数，k＝0，1，2，…，M/2；u[nT]为电网电压信号；Ak为k次余弦幅值；Bk为k次正弦幅值；Uk％为k次电压谐波；ΔUk％为k次电压谐波的变化率；Uk0％为k次电压谐波的平均值。
11.如权利要求7-10任一项所述的装置，其特征在于，所述确定单元在基于所述各次电压谐波变化率、各次电压谐波变化率的设定阈值和所述各次电压谐波得到所述电压总谐波畸变率时，具体用于：
比较所述各次电压谐波变化率和所述各次电压谐波变化率的设定阈值的大小，得到所述各次电压谐波的变化因子；
基于所述各次电压谐波的变化因子和所述各次电压谐波得到所述电压总谐波畸变率。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述电压总谐波畸变率，符合下述公式：
Figure FDA0002163347550000051
Figure FDA0002163347550000052
其中，U％为电压总谐波畸变率；Uk％为k次电压谐波，Sk为k次电压谐波的变化因子；ΔUk％为k次电压谐波的变化率；Δεk为k次电压谐波变化率的设定阈值。
13.一种供电系统，其特征在于，包括：逆变器、控制电路和如权利要求7-12所述的孤岛检测装置，所述逆变器主电路与所述孤岛检测电路、所述控制电路相连，所述控制电路与所述孤岛检测装置相连，其中：
所述逆变器，用于将直流电能转换为交流电能；
所述孤岛检测装置，用于采样所述逆变器的交流端口输出的交流电压信号；针对所述交流电压信号进行谐波分析，得到各次电压谐波和各次电压谐波的变化率；基于各次电压谐波和各次电压谐波的变化率，确定电压总谐波畸变率；在所述电压总谐波畸变率小于电压总谐波畸变率的设定阈值时，确定检测到所述逆变器发生孤岛效应，输出孤岛保护信号至所述控制电路；
所述控制电路，用于检测孤岛保护信号，并在检测到所述孤岛保护信号后触发逆变器保护。
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