[发明专利]一种基于模糊控制的自适应相位偏移孤岛检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏并网发电系统的保护与控制领域，涉及一种光伏并网发电系统的孤岛检测方法，涉及一种速度快、无盲区、低畸变的模糊自适应相位偏移孤岛检测算法。

背景技术

近年来，开发和利用新能源是世界各国共同关注的重大课题。太阳能因其清洁、可再生、分布广泛、应用灵活等特点而被公认为未来理想的替代能源之一。光伏并网发电作为太阳能的重要利用形式有望在不久的将来实现平价上网而最具市场化规模和应用前景。随着越来越多的光伏并网发电系统接入电网，电网以及光伏并网发电系统自身的安全运行面临新的挑战。

当电网由于故障或事故断开时，用户端的光伏并网发电系统若未能及时的检测出断电状态而将自身切离市电网络，持续向周围负载供电，形成由本地负载和光伏并网发电系统组成的自给供电孤岛。孤岛现象一旦发生，可能会危及电力维修人员的人身安全、造成用电设备的过/欠压和过/欠频以及三相负载的缺相运行、引起电网的误跳闸、影响配电系统保护开关的动作顺序等。因此，国际国内标准如UL1741、IEEE Std.929、光伏系统并网技术要求（GB/T19939-2005）等都明确要求光伏并网发电系统必须具备孤岛检测的功能。

现有的光伏并网发电系统的孤岛检测方法通常分为两大类：有源法和无源法。无源法是通过检测逆变器输出端电量（如电压幅值、频率、相位、谐波等）的变化来判断是否发生孤岛，存在门槛值难以设定，检测盲区大等缺点，而且当逆变器输出功率与负载所需功率匹配时单纯依靠无源法容易漏检，因此必须要引入有源法。主动相位偏移法以其实现容易、检测效率高、盲区小、不受多逆变器并联的影响而成为应用较为广泛的一种有源检测法。

传统的相位偏移法如滑模频率漂移法和自动相位偏移法都是将并网逆变器输出电流的相位定义为前一周期公共点耦合点（PCC）电压频率与电网频率偏差的函数，使得PCC点电压和电流存在一定的相位差，以期电网断开后PCC点电压频率偏离正常范围而检测出孤岛。电网断开后，由于本地负载的特性是随机的、未知的，为了避免出现孤岛检测盲区，通常配置固定且较大的相位偏差参数，这就使得正常并网时相位偏移法因受检测误差、电路噪声以及电网频率波动的影响而降低系统输出电能的质量。因此，在保证电网断开后系统能够快速有效地检测出孤岛的同时，最大限度地减小主动相位偏移法本身对光伏并网发电系统输出电能质量的不良影响具有十分重要的现实意义和工程应用价值。

发明内容

为了克服已有光伏并网发电系统的孤岛检测方法的速度慢、无法兼顾参数选取与系统输出电能质量的不足，本发明提供一种速度快、兼顾参数选取和系统输出电能质量、无盲区、低畸变的基于模糊控制的自适应相位偏移孤岛检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于模糊控制的自适应相位偏移孤岛检测方法，构造逆变器输出电流与PCC点电压的相位差为k₁×(f_pcc-f_g)+k₂×θ₀，式中，f_pcc为PCC点电压频率，f_g为电网额定频率，θ₀为初始相位扰动量，k₁为正反馈系数，k₂为初始扰动量的系数，所述基于模糊控制的自适应相位偏移孤岛检测方法，包括如下步骤：

（1）实时测量PCC点电压的频率并判断是否达到设定的频率保护阈值，若达到则启动孤岛保护，否则进入步骤（2）；

（2）对电网频率进行采样，取n个周期的平均值，n为整数且n≥10，读取PCC点电压频率，对输出电流施加相位扰动，此时令k₁=0，θ₀为一较小的正值并且相邻周期间歇性周期添加；

（3）实时监测PCC点电压频率与电网频率偏差量的大小及其变化率，根据频差变化量和频差变化率的大小模糊整定正反馈参数k₁；

（4）若PCC点电压频率偏差值超出频率偏差阈值时，对模糊控制器的量化因子和比例因子进行自适应在线调整；若PCC点电压频率偏差值未超出频率偏差阈值则返回步骤（3）；

（5）在扰动的过程中，每周期的频率偏差量都叠加到下一周的PCC点频率上，返回步骤（1）。

进一步，所述的PCC点电压频率f_pcc为系统通过过零检测模块和软件锁相程序实时测量得到，并与过/欠频设置的门槛值相比较，若超出则关闭系统的输出，否则向逆变器输出电流施加相位扰动。