[发明专利]一种改进型正反馈主动频率偏移孤岛检测法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏新能源领域，具体而言，涉及一种改进型正反馈主动频率偏移孤岛检测法。

背景技术

当公共电网发生故障时，分布式电源与电网脱离，独立向本地负载供电，这种运行状态称为孤岛。孤岛的发生一般是不可预知的，需要及时检测并启动保护，否则后果十分严重。因此，IEEE Std.929-2000标准中规定：并网逆变器必须具有孤岛检测及孤岛保护功能。一旦电网停止供电，并网逆变器必须在2s内检测到孤岛状态并停止向周围负载供电。

目前光伏逆变器反孤岛方法大多数采用主动频率偏移法(Active Frequency Drift，AFD)。主动频率偏移法采用施加电流频率扰动来检测孤岛的发生。而频率扰动量的大小与主动频率偏移法的检测速度成正比，却与光伏并网发电系统的并网电流总谐波含量成反比，即频率扰动量取值越大，则检测时间越短，但是较大的频率扰动量会增加并网电流的谐波含量。因此孤岛的检测时间和并网电流总谐波含量是评价检测方法优劣的重要指标。

主动频率偏移法逐渐暴露出其缺点。继而提出了带正反馈的主动频率偏移法(Active Frequency Drift with Positive Feedback，AFDPF)。

为更好的描述AFDPF，先介绍一下AFD。AFD通过偏移公共点处的频率作为逆变器输出电流的参考频率来进行孤岛检测，该偏移量为固定值。其示意图如图1所示。

调整输出电流的频率，使其比电压频率略高，若电流半波已完成而电压未过零，则强制电流给定为零，直到电压过零点到来，电流才开始下一个半波。当电网断电后，公共点的频率受到电流频率的影响而偏离原值，超过正常范围即可检测出孤岛。图1为现有技术中主动频率偏移孤岛检测方法示意图；图1中，V_pcc为公共耦合点电压，并网运行时即为电网电压；T_V是对应的周期；i为逆变器输出电流；t_Z为电流截断时间。

带正反馈的主动移频孤岛检测法(AFDPF)在AFD的频率偏移的基础上引入正反馈，加速公共点电压频率偏移正常值，使得检测盲区进一步减小。频率扰动量cf表达式如下：

cf＝cf₀+k(f-f_g)

其中cf₀为初始扰动量，k为反馈增益，f和f_g分别为公共点电压频率与电网额定频率。

AFDPF方法的缺点在于：a、初始偏移方向单一。负载性质不同，当电网发生故障时，频率的变化方向可能与扰动信号方向相反，这会导致频率的误差累积较慢，从而延长孤岛检测时间。特殊情况下，负载对频率的平衡作用会抵消频率扰动的作用，导致孤岛效应的漏判。b、在电网正常情况下，电网频率波动(但未超过频率保护范围时)，f-f_g不等于0，会导致频率扰动量增大，影响并网电流的波形质量。

发明内容

本发明提供一种改进型正反馈主动频率偏移孤岛检测法，用以提高电网检测孤岛能力的速度和精度。。

为达到上述目的，本发明提供了一种改进型正反馈主动频率偏移孤岛检测法，其包括以下步骤：

检测电网公共点的当前频率，将当前频率与上次频率进行比较，获取电网公共点频率变化Δf；

按照如下公式计算频率扰动量cf：

cf＝cf′₀+kΔf，

其中，cf′₀＝sign(Δf)*cf₀，当Δf≥0时，sign(Δf) ＝1，当Δf＜0时，sign(Δf)＝-1，cf₀为初始扰动量，k为反馈增益；

判断频率扰动量cf是否超出频率阈值范围，若判断结果为是，则电网出现孤岛。

进一步地，按照以下方法确定符号函数sign(Δf)：

以多个周期为一组，记录电网公共点电压频率变化的方向，即Δf的正负号，若Δf＞0，电网公共点频率变化则记录为一次上升趋势，若Δf＜0，则记录为一次下降趋势，然后比较该多个周期内上升趋势与下降趋势的次数，若上升趋势的次数大于下降趋势的次数，则该多个周期公共点电压频率判为上升趋势，sign(Δf)＝1，反之则sign(Δf)＝-1。

进一步地，按照以下方法确定符号函数sign(Δf)：