[发明专利]一种基于锁相环的分布式发电系统的孤岛检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及分布式发电技术领域，特别涉及一种基于锁相环的分布式发电系统的孤岛检测方法。

背景技术

随着经济的发展，人们对能源的需求也在不断增长，而现有使用的能源已经非常短缺，因此利用新能源进行发电已经成为当前各国研究的重点。

过去几年，由于分布式发电系统(DG，Distributed Generation System)利用本地可再生能源进行发电，具有经济高效，供电可靠，清洁环保的特点，因而成为了电力系统研究和发展的热点。

现有技术的分布式发电系统的结构如图1所示，该系统包括直流分布式电源(一般为光伏系统)、逆变器(包括控制器)、本地负载和大电网。其中，逆变器用于将直流电源发出的电能你变成正弦电流并入电网并给本地负载供电，逆变器的控制器中包含了锁相环，用来控制输出电流的频率，以及其他控制输出电流大小的控制器。

虽然分布式发电在绿色能源的大主题下，能够做出卓越的贡献，但是其也面对着很大的挑战。其中孤岛效应指的是当包含DG的系统发生故障或维修等因素时，大电网断开或者停止工作，而并网设备没有有效地检测出停电状态并脱离电网，仍然向周围的负载供电，从而形成了一个自给自足的电力孤岛，非计划的孤岛将会对设备、对维修人员造成很大的伤害。现有的孤岛检测大体上可以分为被动检测法和主动检测法。

被动检测法是通过检测逆变器输出端电压、频率或相位的变化，被动检测法不会影响电能质量，但是检测盲区大。

主动检测法则是通过周期性地加入扰动信号，再检测逆变器输出端电压、频率或相位的变化，主动法的检测盲区小，但是会给电能质量造成一定影响。

发明内容

本发明提供一种基于锁相环的分布式发电系统的孤岛检测方法，减少孤岛检测的盲区，提高电能质量。

一种基于锁相环的分布式发电系统的孤岛检测方法，包括以下步骤：

步骤1：锁相环集成在所述分布式发电系统的逆变器中，通过锁相环检测分布式发电系统中公共点电压的频率；

步骤2：判断锁相环输出频率与大电网频率是否匹配，是则判定不确定发生孤岛；否则判定为发生孤岛；

步骤3：根据上述步骤得到的结果，判断所述分布式发电系统发生孤岛效应情况。

匹配是指与电网频率误差小于一个阈值，大小可根据系统设置，一般取1％，即0.5Hz。

由锁相环在本发明中的作用可知，若锁相环的输出频率偏离大电网频率，那么可以肯定已经发生了孤岛，可以直接执行下一步命令，直接切换到孤岛模式运行。

若锁相环的输出频率和大电网频率相匹配，则还无法确定没有发生孤岛，需要使用虚拟阻抗技术进行进一步检测。优选的，在步骤2中，当判定为不确定发生孤岛时，进行进一步判定，包括以下步骤：

2-1、虚拟阻抗模块集成在所述分布式发电系统的本地负载，通过改变虚拟阻抗模块中控制器的参数来改变等效电容的大小，从而改变本地负载的谐振频率；

2-2、再次判断锁相环输出频率与大电网频率是否匹配，是则判定没有发生孤岛；否则判定为发生孤岛。

优选的，所述虚拟阻抗模块以控制器代替本地负载中的阻抗，使用控制器可以直接模拟并改变负载的阻抗，而不需要使用实物去切换。

优选的，所述虚拟阻抗模块所使用的控制器的反馈信号为公共点电压，使用微分器作为反馈控制器。反馈控制效果与并联一电容等效。

虚拟阻抗模块的控制器具体为微分器，而其等效的阻抗具体为电容。虚拟阻抗所等效的电容并联于本地负载中，主要用来改变本地负载的谐振频率。

当改变虚拟阻抗的大小之后，若锁相环输出频率没有发生变化，则判定没有发生孤岛效应；若锁相环输出频率发生改变，则判定发生了孤岛效应。

优选的，所述分布式发电系统中的逆变器使用电流反馈控制。使得逆变器近似为电流源。所述分布式发电系统使用直流源和逆变器作为交流电源，使用电流反馈控制使得交流源呈现电流源功能。

当锁相环的输出频率与大电网频率相匹配时，开始调整虚拟阻抗模块中的控制器参数，改变等效阻抗的大小，以改变本地负载的谐振频率。

优选的，步骤1中，所述锁相环对本地负载和大电网相连处的公共点的电压信号进行采集，并根据输入的参考信号对电路频率进行控制。

优选的，所述锁相环所连接的本地负载为RLC并联负载。

虚拟阻抗模块周期性地调整控制器参数，使得等效电容大小周期性变化。