[发明专利]一种基于相位扰动的分布式并网逆变器孤岛检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种孤岛检测系统。特别是涉及一种基于相位扰动的分布式并网逆变器孤岛检测系统。

背景技术

考虑到新型可再生能源清洁无污染及储量丰富等诸多强力优势，能源产业的结构调整正在世界范围内广泛兴起。发展新型可再生替代能源，提高清洁电力供应，从长远考虑，无论在技术提高、环境保护，还是在经济发展等方面都将会有实质性的促进意义。

以太阳能、风能、生物质能等主导型可再生能源建立发展起来的分布式发电系统旨在为用户提供优质、清洁、高效能的电力资源。分布式发电系统以其经济、高效等诸多优势，业已在可再生电力能源产业中获得了新发展。分布式发电系统中的孤岛现象通常理解为：当主电网因电气故障、检修或误操作等原因与分布式发电系统失联后，发电系统作为独立电源将继续对本地负载供电，形成独立不可控的自给电力系统。按照孤岛检测标准UL17417和IEEEStd1547的相关规定，任何分布式并网发电系统必须具有孤岛检测功能，并在规定时间内迅速完成检测，及时封锁逆变器。

按照最新的划分标准，可将现有的孤岛检测方法大致分为主动式检测、被动式检测和通信式检测三大类。被动式检测方法易于实现，同时不会侵害配电网的电能质量，但是该方法中存在较大的孤岛检测盲区，从而严重影响了自身的检测精度；通信式检测方法虽然拥有实时性强、稳定性高、对电能无侵害等突出优势，但是高成本所引起的低利润问题成为自身无法被广泛使用的主要原因。与以上两种方法相比，主动式检测方法所具有的检测精度高、可减小甚至消除检测盲区的优势更加适用于实际的工业应用。

主动式检测方法通常采用对逆变器控制中的某个参量(如电流频率、电流相位、电流幅值、电流谐波和电压等)施加扰动的措施，来观测公共耦合点(PCC)处的某些参量变化，来判断是否发生孤岛。主动式检测方法的首要问题是扰动信号的选定。如果扰动信号频率过高，则会放大本地负载品质因数的作用，导致孤岛难检；如果采用偶次谐波作为扰动，又不得不面对偶次谐波难以消除的困扰。纵观与孤岛检测相关的大部分文献资料，很少有学者结合电压同步技术提出相应的孤岛检测新方法。此类方法的关键在于如何保证施加的扰动不会改变或影响同步提取信号中的电压过零点的位置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种当分布式发电系统由并网运行转为孤岛运行时，孤岛检测系统能够在尽可能短的时间内完成检测并及时封锁逆变器的基于相位扰动的分布式并网逆变器孤岛检测系统。

本发明所采用的技术方案是：一种基于相位扰动的分布式并网逆变器孤岛检测系统，用于控制单相分布式并网发电系统，包括有依次串联连接的：输入端分别连接直流母线电压和设定的直流母线标准电压值的电压控制器、用于将电压控制器输出的并网电流的基准幅值与单位化的并网基准电流相乘得到并网基准电流的乘法器、用于将乘法器输出的并网基准电流与极性取负的实际的并网采样电流求和的加法器、电流控制器和对电流控制器输出的信号进行脉冲宽度调制输出驱动单相分布式并网发电系统中的单相H桥逆变器的四路触发脉冲信号的脉冲宽度调制发生器，还包括有，依次串联连接的：输入端连接单相分布式并网发电系统公共耦合点的电压端，用于产生两相正交电压的正交信号发生器、用于在正交信号发生器输出信号基础上获取电网相位角的同步锁相器、用于产生与并网电流的基准幅值相乘的单位化的并网基准电流的相位扰动单元以及用于进行电压阈值判断的基于跳跃Goertzel滤波器的阈值判断单元，其中，所述的相位扰动单元的输出连接乘法器的输入端。

所述的正交信号发生器包括有依次串接的第一加法器、第一放大器、第二加法器以及第一积分器，其中，所述第一加法器的一个输入端作为正交信号发生器的输入端连接单相分布式并网发电系统公共耦合点的电压端，第一积分器的输出分三路：第一路直接作为正交信号发生器的第一输出端，第二路极性取负后与第一加法器的另一个输入端相连接，第三路连接以及全通滤波器的输入端，所述全通滤波器的输出分两路：第一路直接作为正交信号发生器的第二输出端，第二路极性取负后与第二加法器的另一个输入端相连接。