[发明专利]一种大功率光伏并网变流器的孤岛检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种孤岛检测方法，特别是一种大功率光伏并网变流器的孤岛检测方法，属于光伏发电系统控制技术应用领域。

背景技术

太阳能分布广泛，易于为人们利用，在众多新能源中，太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。太阳能的开发和利用将有助于人类逐步摆脱对传统能源的依赖，走上可持续发展的道路，具有重要的战略意义。

随着利用太阳能的光伏并网发电系统容量及数量不断增长，产生的孤岛问题也日愈突显。电力孤岛可能带来如下危害：一方面，由于电网开关断开，电网维修人员误认为线路是安全的，从而将对其人生安全产生较大的威胁；同时，会影响配电系统上保护开关的动作程序，冲击电网保护装置；另一方面，电力孤岛区域的供电电压与频率将不稳定，对于单相分布式发电系统还会造成系统三相负载欠相供电，可能导致用电设备不正常甚至损坏；另外，当电网供电恢复时，电网电压与光伏发电系统端口电压不可避免存在幅值差或者相位差，将导致较大的并网冲击电流。

用于检测孤岛问题的方法分为被动检测法及主动检测法，其中被动孤岛检测的原理是通过实时检测系统的并网端口电压、并网电流的相关参数，如幅值、频率、谐波、负序等，判断其是否超过正常范围作为光伏系统是否处于孤岛运行状态的依据；主动孤岛检测方法是通过往系统中加入一定的干扰，如有功/无功电流扰动、频率扰动、负序及谐波扰动等。当电网正常时，该扰动对端口电压几乎没有影响，而在孤岛状态下，该扰动将导致系统的端口电压幅值、频率、谐波、负序等发生变化，直至超过正常范围，即表示孤岛状态被有效地检测出来。但是上述各种检测方法有利有弊，通常需要采取几种不同的方法进行综合，互相补充。综合来说，大功率光伏并网发电系统的孤岛检测需要满足以下要求：

(1)当电网因为各种原因跳闸时，系统应该能够快速、可靠地检测出孤岛。一方面，快速性的主要指标就是在电网开关跳开2s以内(参照《400V以下低压并网光伏发电专用逆变器技术要求和试验方法》)，孤岛状态要被成功地检测出来；另一方面，可靠性主要指的就是不管本地负载是纯阻性、无功、抑或是谐波负载等，算法都应该能正确地检测出孤岛。

(2)当电网正常运行时，主动孤岛检测算法所注入的扰动尽可能地减小对并网电能质量的影响，尤其是当端口电压受到本地负载的投切、线路电能传输的问题导致的幅值、频率或者相位的变化时，孤岛检测算法不能将其误判断为孤岛状态。

(3)检测算法不能导致有功功率的明显变化，以免影响最大功率跟踪算法(MPPT)搜索方向的调整。

因此，如何同时保证孤岛检测的可靠性以及尽可能的减小对并网电能质量的影响是孤岛检测方法设计的重点和难点。

发明内容

本发明目的就在克服上述现有技术的不足而提供一种简单、可靠、快速的孤岛检测方法，该方法应用于大功率光伏并网变流器中，能保证孤岛状态被快速、准确地检测出来的同时，尽可能的减小对并网电能质量的影响。

实现本发明目的采用的技术方案是一种大功率光伏并网变流器的孤岛检测方法，包括以下步骤：

步骤(1)，在光伏并网三相变流器中，实时锁定电网频率f和正序相角θ；

步骤(2)，判断系统是否工作于并网发电状态，假如系统处于并网发电状态，即立即启动孤岛检测算法；

步骤(3)，在孤岛检测算法启动期间，实时检测端口电网电压的频率是否在正常的范围之内，即大于最小允许频率f_min且小于最大允许频率f_max；

步骤(4)，假如电网电压频率超过正常范围，则认为系统处于孤岛状态，系统保护停机；

步骤(5)，假如端口电压频率处于正常范围以内，则周期性的加入持续时间为t_d的无功电流扰动，该扰动量的大小根据上一个扰动周期结束时端口电压的频率与额定电网频率的偏差Δf来决定：

a)若该偏差在一定的范围之内，即大于最小允许频率偏差Δf_min且小于最大允许频率偏差Δf_max，则注入的无功电流扰动量为初始值-I_qp0；

b)若频率偏差超过上述范围，则引入正反馈，即本周期注入的无功电流扰动量的计算公式为：I_qdisturb＝-I_qp0-K·Δf，其中K为正反馈系数；

c)在循环周期剩余的时间内，撤销无功电流扰动的注入。