[发明专利]基于同步旋转坐标系下的主动频率偏移孤岛检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种主动频率偏移孤岛检测方法。

背景技术

由于光伏并网发电系统与电网直接相连，因此需要考虑电网故障情况下系统的保护措施，当电网断开后，光伏发电系统作为孤立电源继续向本地负载继续供电，这就形成了“孤岛效应”。孤岛效应对于电气负载以及电网维护人员都可能造成巨大损害，因此相应国际标准中都明确提出光伏并网逆变器必须具有符合其标准的反孤岛功能，也即在孤岛现象发生后，在规定的时间内光伏系统能够检测出孤岛现象的发生并及时停止发电，消除孤岛现象。

孤岛检测方法一般分为两大类：远程检测和本地检测。本地检测又可以分为两类：被动式孤岛检测算法和主动式孤岛检测算法。

被动式孤岛检测算法比较有代表性的是以下两种方法，一是电压谐波检测法，该方法通过检测电网接入点电压的总谐波畸变率来判断孤岛现象的发生。其优点在于当并网逆变器与本地负载功率匹配时不存在检测盲区，然而实际系统中的非线性因素可能导致在电网正常情况下接入点电压总谐波畸变率高于现行标准，这样就可能因为检测阈值过小而在电网正常的情况下出现误判断。二是过欠压、过欠频检测法，该方法通过检测接入点电压幅值、频率是否出现异常来判断孤岛是否形成，该方法比较实用，但当并网逆变器与本地负载功率匹配时存在检测盲区。

主动式检测法中比较具有代表性的有扰动注入法和正反馈频率偏移法。扰动注入法通过周期性向输出电流中加入特定的扰动信号，同时通过检测接入点电压是否出现相应扰动来判断孤岛的存在。与电压谐波检测法相比，这种方法稳定性和准确性较高。然而当多台并联的逆变器同时进行谐波注入时会产生相互干扰，同时谐波的注入也必将影响逆变器输出电流的总谐波畸变率。正反馈频率偏移法通过控制逆变器输出电流的相位、频率等持续发生变化，从而导致接入点电压相位、频率跟随发生变化，电压的变化将进一步体现在电流控制中，这样就会形成一种正反馈过程，最终接入点电压的频率超出正常的工作阈值而检测出孤岛的存在。传统的频率偏移法在引入相角(频率)非线性变化的同时，在实际的有功、无功电流中也引入了非线性的畸变，而有功电流波动又会引起直流母线电压的波动。

发明内容

本发明为了应对分布式电源在中低压配电网中的接入需求，从而提供一种基于同步旋转坐标系下的主动频率偏移孤岛检测方法。

基于同步旋转坐标系下的主动频率偏移孤岛检测方法，它由以下步骤实现：

步骤一、利用三相锁相环对交流电网电压进行锁相，获得交流电网电压在同步旋转坐标系下的矢量角度θ；

步骤二、根据步骤一获得的交流电网电压的矢量角度θ确定电流矢量角度θ_i；

步骤三、根据步骤一获得的交流电网电压的矢量角度θ和步骤二获得的电流矢量角度θ_i以及有功电流的给定值i_{d_ref}确定无功电流的给定值i_{q_ref}，并采用电流控制器获得控制电压；

步骤四、采集光伏逆变器输出电压的频率和幅值，判断是否发生孤岛效应，将判断结果作为检测结果输出，实现基于同步旋转坐标系下的主动频率偏移孤岛检测。

步骤一中获得交流电网电压在同步旋转坐标系下的矢量角度θ的过程具体为：

通过三相锁相环对交流电压进行锁相，得到的相角即为当前时刻电网电压矢量与αβ坐标系下中α轴夹角θ，由于电网电压矢量定向，该角度θ也即dq旋转坐标系中d轴与α轴夹角；

步骤二中获得电流矢量角度θ_i的过程为：

dq旋转坐标系下电量的频率体现为矢量的矢量角的变化率，具体的电压、电流角频率分别为：

ωi=dθi/dtω=dθ/dt]]>

电流、电压的频率差为：

Δω＝ω_i-ω