[发明专利]用于光伏并网逆变器的低频无功功率扰动孤岛检测方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种用于光伏并网逆变器的低频无功功率扰动孤岛检测方法。

背景技术

在光伏发电系统中，光伏阵列产生的直流电能经光伏并网逆变器变换成工频交流电后并入电网，其系统简图见第九节技术附图1所示。

当电网由于电气故障或自然因素等原因中断供电时，光伏并网发电系统仍然向周围的负载供电，从而形成一个公用电网无法控制的自给供电孤岛。当发生孤岛效应时，电网无法控制孤岛中的电压和频率，若电压和频率超出允许的范围，可能会对用户设备造成损坏；孤岛效应发生时线路上仍然带电，会对检修人员的人身安全造成威胁，降低了电网的安全性；若负荷容量大于光伏发电系统的总容量，光伏发电系统过载运行，容易将其烧毁；断路器的复位及自动重合闸会使主系统与孤岛失步。因此，及时检测出孤岛运行状态并将光伏并网发电系统的逆变器从PCC处断开是很有必要的。

目前孤岛检测方法主要有被动式检测法和主动式检测法。

被动式孤岛检测法是利用电网断电时逆变器输出电压幅值、频率、相位等的变化进行孤岛效应检测。当并网逆变器输出的有功功率不等于本地负载所消耗的有功功率，此时电网从有电转换到掉电状态时，并网逆变器输出侧电压产生变化；当并网逆变器输出的无功功率不等于本地负载所消耗的无功功率，此时电网从有电转换到掉电状态时，并网逆变器输出侧频率产生变化。但是当并网逆变器输出的有功功率和无功功率分别等于本地负载所消耗的有功功率和无功功率，电网从有电到掉电时，逆变器输出侧电压幅值与频率不变，被动式孤岛检测法将无法检测到孤岛，因此，被动式孤岛检测法存在孤岛检测盲区。

主动式孤岛检测法是对并网逆变器的输出引入扰动，使得孤岛发生后PCC点的电气参数发生变化，从而确定孤岛发生。主动孤岛检测法主要有频率偏移法，有功功率扰动法和无功功率扰动法。频率偏移法是通过改变逆变器输出电流频率的方式来检测孤岛是否发生的，这类检测方法能够提高检测效率，减小检测盲区，但这类方法对并网电能质量有一定的影响，增加并网波形谐波。有功功率扰动法是通过不断改变逆变器输出有功功率来检测PCC点电压幅值的变化来判断孤岛是否发生的，这类方法的检测效率也较高，但对于光伏发电系统的输出有功功率受环境因素影响较大，人为对逆变器加入有功功率扰动不仅会对光伏发电系统的输出效率产生影响，而且会干扰MPPT控制。传统的无功功率扰动法是通过不断改变逆变器输出无功功率来检测PCC点的电压频率变化来判断孤岛是否发生的，这类方法检测效率较高，但是对于大功率光伏并网逆变器而言孤岛检测的动作阈选取较难选取，而且由于大容量隔离变对于快速变化的无功功率的稀释效应，孤岛检测的难度大大增加。

发明内容

为了能有效消除被动式孤岛检测法的检测盲区，减小主动式孤岛保护法对系统带来的不利影响，本发明提供用于光伏并网逆变器的低频无功功率扰动孤岛检测方法，能够有效地检测出大功率光伏并网逆变器的孤岛现象，具有效应速度快，不注入谐波，对其他控制无影响等优点。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种用于光伏并网逆变器的低频无功功率扰动孤岛检测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：光伏并网逆变器输出中加入低频无功功率扰动；

步骤2：通过实时检测光伏并网逆变器输出的电压和频率，检测光伏并网逆变器是否发生孤岛。

所述步骤1中，基于低频无功功率扰动孤岛检测程序初始化，光伏并网逆变器输出中加入低频无功功率扰动。

所述步骤2中，通过判断电压频率是否出现频率异常以及异常次数是否超过预设值，检测光伏并网逆变器是否发生孤岛。

若电压频率大于50.5Hz或者小于49.3Hz，则判断出电压频率出现频率异常，进而可知光伏并网逆变器发生孤岛。

光伏并网逆变器发生孤岛后，其启动孤岛保护，即封锁脉冲驱动信号，断开并网接触器。

所述光伏并网逆变器包括控制器、LC滤波器和电压源型换流器；所述控制器包括测量与计算单元、MPPT控制器、电压控制单元、电流控制单元以及PWM脉冲产生单元。