[发明专利]一种两个谐波电流同时注入时的孤岛效应检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，具体地，涉及一种两个谐波电流同时注入时的孤岛效应检测系统及方法。

背景技术

孤岛效应，是指电网由于电气故障或停电检修等原因中断供电未能及时检测出电网断电状态，从而使该分布式并网发电系统和周围负载形成一个自治的小区域供电网络，包括太阳能光伏发电在内的分布式并网发电系统。孤岛效应的发生可能会对配电系统及用户端设备造成危害，甚至会影响到设备维护人员的人身安全，因此，需要对孤岛效应进行准确检测。

目前，已有一些方法通过检测系统阻抗来判断检测孤岛效应。

例如，通过控制并网逆变器向电网进行周期性有功和无功扰动，使逆变器工作在两个不同工作点来计算出公共耦合点的等效阻抗。

又如，针对LCL滤波器进行滤波的并网发电系统，通过激发LCL滤波器的谐振来估计基波阻抗，讨论了基波阻抗在谐振频率处的稳定性以及如何激发系统产生谐振。

又如，采用递归最小二乘法估计并网发电系统的公共耦合点处阻抗。

又如，通过比例谐振控制器控制并网逆变器周期性地向电网注入75Hz的谐波电流来估计基波阻抗。

再如，对逆变器施加单个或者两个周期性电压谐波信号，单个谐波信号用600Hz，两个谐波信号用400Hz和600Hz。单个谐波信号采用离散傅立叶方法计算谐波阻抗，两个谐波信号采用统计方法计算谐波阻抗。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在误判率高和适用范围小等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种两个谐波电流同时注入时的孤岛效应检测系统，以实现误判率低和适用范围广的优点。

本发明的第二目的在于，提出一种基于以上所述两个谐波电流同时注入时的孤岛效应检测系统的孤岛效应检测系统方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种两个谐波电流同时注入时的孤岛效应检测系统，包括依次相连的光伏电池阵列和单相光伏并网逆变电路，依次连接在所述单相光伏并网逆变电路的一个输出端的逆变器输出电流传感器和并网开关，连接在所述并网开关与逆变器输出电流传感器的公共端与单相光伏并网逆变电路的另一个输出端之间的公共耦合点电压传感器，以及零线与所述单相光伏并网逆变电路的另一个输出端连接、火线与并网开关远离逆变器输出电流传感器的一端连接的单相电网。

同时，本发明采用的另一技术方案是：一种基于以上所述的两个谐波电流同时注入时的孤岛效应检测系统的孤岛效应检测方法，包括：

a、根据参考输出电流Iref与逆变器输出电流传感器的反馈电流值的误差，通过对电流控制器输入电流的控制，控制单相光伏并网逆变电路的功率变换；

b、根据逆变器输出电流传感器的反馈电流通过逆变器输出电流的戈泽尔算法，分别计算出0.5次（25Hz）和2次（100Hz）的谐波电流幅值I25和I100；

c、根据公共耦合点电压传感器4的反馈电压通过公共耦合点电压的戈泽尔算法，分别计算出0.5次（25Hz）和2次（100Hz）的谐波电压幅值V25和V100；

d、根据谐波阻抗计算公式分别计算出z25和z100，根据计算结果判断待测系统是否发生孤岛效应。

进一步地，在以上所述的两个谐波电流同时注入时的孤岛效应检测方法中，所述步骤a具体包括：

向参考输出电流Iref中注入0.5次（25Hz）和2次（100Hz）参考谐波电流的计算公式如下： 

（1）

其中，Iref为参考输出电流，Ip为单相光伏并网逆变器的参考输出电流峰值，θ1为由锁相环产生与公共耦合点电压同步的旋转角度，h1为2次（100Hz）谐波电流峰值系数，一般小于基波额定电流峰值的1.25%，h2为0.5次（25Hz）谐波电流峰值系数，一般小于基波额定电流峰值的1%；

参考输出电流Iref与逆变器输出电流传感器的反馈电流值的误差，作为电流控制器的输入进行电流控制；

电流控制器的输出经过功率开关管驱动信号生成单元计算生成控制脉冲信号，该控制脉冲信号去控制单相光伏并网逆变电路进行功率变换。

进一步地，在以上所述的两个谐波电流同时注入时的孤岛效应检测方法中，所述步骤b具体包括：

根据下面的公式（2）、（3）和（4），计算逆变器输出电流的戈泽尔算法对应的0.5次（25Hz）谐波电流幅值I25：

（2）

             （3）

（4）