[发明专利]一种无变压器型的光伏并网检测系统及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏发电系统中户用型逆变器（1kW-10kW）的并网检测系统及采用该系统的方法。

背景技术

由于常规能源的逐渐枯竭、环境污染的逐渐加剧，新能源的发展及应用得到了世界各国的广泛关注。随着国家对智能电网概念的提出，以及建设高品质、高可靠性电力系统的要求，逆变器作为新能源系统中不可或缺的重要设备，对其性能的稳定性、优越性、尤其是并网质量的要求也越来越高。而锁相环与孤岛检测是保证并网高质量、高可靠性的重要环节。

孤岛检测方法有被动式孤岛检测和主动式孤岛检测，而主动式检测方法主要包括：输出电压扰动法、有源频率扰动法、自动相位偏移法等。目前大部分并网逆变器采用输出电压扰动法。即通过对逆变器控制信号加入很小的电压干扰信号，然后对逆变器输出进行检测。当逆变器与主电网相连则扰动信号的作用很小，而当孤岛发生时扰动信号的作用就会显现出来，当输出变化超过规定的门限值就能预报孤岛的发生。

锁相环有模拟锁相和数字锁相，而数字锁相中又包括过零、虚拟乘法器、构造虚拟两相等多种方法。目前大部分并网逆变器采用过零鉴相+同步锁相算法。即通过不断比较电网电压周期和并网电流周期，从而改变SPWM波的载波周期的值，如此反复调整后控制误差在一个极小的范围内来回摆动，从而实现同步锁相。

此并网方法存在一些缺陷：（1）由于微小电压的干扰，导致并网波形的THD变大，影响供电质量；（2）在输出电压扰动中没有采用正反馈，导致孤岛检测速度过慢，及时性较差；（3）过零鉴相+同步锁相算法虽然实现了最小超调量，但锁相所用时间较长。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高逆变器的并网质量和光伏系统的可靠性的检测系统及采用该系统的方法。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种无变压器型的光伏并网检测系统，包括全桥逆变器，全桥逆变器的输出端连接滤波电路，前级的直流电压经全桥逆变器及滤波电路后转换为工频正弦交流电，其特征在于：滤波电路的第一输出端依次串联电流互感器L8、继电器RE1后连接两个用户负载接入端中的第一端口，控制单元通过电流互感器L8捕获电流，控制单元的逆变输出控制信号端连接光耦U15，光耦U15通过半导体器件控制继电器RE1打开或闭合，滤波电路的第二输出端直接连接用户负载接入端中的第二端口及电网接入端中的第三端口，电网接入端中的第四端口连接继电器RE2的一端，继电器RE2的另一端连接在继电器RE1与第一端口之间的电路上，控制单元的独立/并网模式切换控制信号端连接光耦U16，光耦U16通过半导体器件控制继电器RE2打开或闭合，电压互感器L6跨接在滤波电路的第一输出端与第二输出端之间，控制单元通过电压互感器L6捕获全桥逆变器的输出电压，电压互感器L7跨接在第四端口与第三端口之间，控制单元通过电压互感器L7捕获电网电压。

优选地，所述半导体器件为三极管。

优选地，所述滤波电路为LC滤波电路。

优选地，所述控制单元为相互连接的DSP及智能功率模块。

优选地，所述控制单元通过各自的信号转换电路分别由所述电流互感器L6捕获电流、由所述电流互感器L8捕获电流、由所述电压互感器L7捕获电压，该信号转换电路包括放大器，放大器与电流互感器L6、电流互感器L8或电压互感器L7相连，放大器串联比较器，比较器连接所述控制单元。

本发明的另一个技术方案是提供了一种采用上述的无变压器型的光伏并网检测系统的检测方法，其特征在于，步骤为：

步骤1、通过电压互感器L7检测电网电压是否突变，若电网电压突变，则说明孤岛发生，全桥逆变器应立即停止并网；若没发生，再由过零检测电路通过电压互感器L7检测电网电压是否过零点；若电网电压过零点之后，再由控制单元捕获其上升沿，当频率在49.5Hz-50.5Hz时接受，进入25周期并网检测；

步骤2、25周期并网检测：

当并网开始时，由控制单元每25个周期检测一次孤岛，其中，前两个周期检测扰动的频率信号是否存在，来判断系统是否发生孤岛现象，在确定系统正常之后，其他23个周期用来实现并网电流与电网电压的同步锁相，具体步骤为：

步骤2.1、由滤波电路输出的电流为并网电流，在第1个周期时，将并网电流主动移相                                               ；