[发明专利]一种光伏并网逆变器中的孤岛检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏并网系统领域，具体涉及一种光伏并网逆变器孤岛检测方法。

背景技术

根据美国Sandia国家实验室的定义，当地方电力因为维修或者故障而跳脱时，利用太阳能进行并网发电的用户端不能立即发现停电而切断与城市电网的连接，使得用户端与并网系统构成了一个地方电力无法负荷与控制的自给供应孤岛就是所谓的孤岛效应。

在光伏发电系统与电网并联工作过程中出现故障时，它必须能够及时地检测出电网发生故障的原因及具体位置，保证系统能够与电网的连接及时断开；否则，光伏发电系统可能会继续向局部电网供电。通常情况下，孤岛效应可能有以下危害，包括：1)孤岛效应发生后，如果并网逆变器继续向电网供电，则会导致电网带电，可能危及维修人员的生命安全；2)影响电网的正常合闸过程；3)孤岛发生后，其附近的局部电网如果不同步于主电网，在主电网带电后，这种不同步会有很大浪涌电流产生，会损坏用电设备；4)孤岛中的电压和频率将不受电网控制。这就有可能造成用户用电设备的损坏。电网必须具备向用户输送高质量电能的能力，这就要求分散能源供电电源必须具备防止孤岛效应发生的功能。随着越来越多的太阳能发电系统并入电网，则电力系统发生孤岛的可能性也在增加。所以孤岛问题在并网系统中是必须要考虑的。

通常对孤岛效应进行检测的方法主要分为主动式检测和被动式检测。被动式检测是通过对电网运行中的相位、频率与电压等的误差作为检测孤岛效应的依据，然而，如果逆变器的输出功率与本地负载功率平衡时，电网断开引起的相位、频率、电压等偏差很小，此时被动检测法失效。主动式检测主要是通过周期性地产生干扰信号引起逆变器输出电流变化，然后检测相关量的变化，从而对孤岛效应进行判断。主动式检测方法包括输出功率变化检测法、滑模频率偏移法、脉冲电流注入法与主动频率偏移法等。对于频率检测法和电压检测法，如果电网断开后频率的变化范围或电压变化量低于一定值时，那么频率偏移法和电压检测法就检测不出孤岛，即为“检测盲区”；输出功率法虽然不像频率偏移法那样存在“检测盲区”，但是光照强度等外部环境会对光伏并网系统造成不利影响，太阳能的不稳定会对控制器造成功率扰动，降低系统的工作效率。对于上述问题，现阶段，有研究者提出将系统的有功检测与无功检测相结合的控制方案，从而对改善系统的工作效率。然而当多个不同的逆变器共同并网工作，由于逆变器输出功率的差异，可能对使得上述所述的所有检测方法无效。

与其它检测方法相比较而言，频率扰动法是使用最多的方法。一种正反馈频率扰动法AFDPF根据当前电压频率与标准频率进行比较，对逆变器的输出电流施加同样的扰动，使其频率偏移。当孤岛产生时，并网逆变器就能控制输出电压频率，即电压频率会随扰动方向而改变，这时增加频率扰动，使频率更快的偏移出正常范围而触发孤岛。但是AFDPF算法也存在着一些问题：电网正常运行时，存在总谐波失真THD较大的问题，为此也提出了改进的方法，减小了并网运行时孤岛检测算法带来的电流波形畸变，即减小THD。然而这种算法在电网断电之后，检测出孤岛的时间有待进一步提高。该算法存在的问题是：THD较小时，检测时间必然增加；反之，如果追求检测时间更短，则必定会带来较大的THD。

发明内容：

本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种光伏并网逆变器中的孤岛检测方法，是系统在发现连续3个周期电压频率都上升或者下降时加大截断系数，以较大值的截断因子使扰动所产生频率尽快偏离正常频率的阈值范围，关闭逆变器。本发明加快孤岛检测速度，达到了比较好的检测效果。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种光伏并网逆变器中的孤岛检测方法，包括如下步骤：

步骤1，设定电流频率标准值Fik，检测电网电压频率并赋值给Fv；设定num0为电压频率增大时对电网电流波形造成影响大于电压频率减小对电网电流波形造成影响的次数，设定num1为电压频率减小对电网电流波形造成影响大于电压频率增大时对电网电流波形造成影响的次数，初始化num0＝0，num1＝0；

步骤2，设定电网最大电压频率为Fh＝Fik+x，电网最小电压频率为Fl＝Fik-x，判断Fl<Fv<Fh是否成立，若是，则进入步骤3继续判断孤岛是否产生；若否，则表示孤岛已产生，关闭逆变器；x为依据经验设定的电网最大或最小电压频率与标准电压频率之间的差值；