[发明专利]一种基于虚拟平均无功鉴相的主动孤岛检测方法和装置

说明书

本发明提供了一种单相并网逆变器的主动孤岛检测方法，包括：将并网点的电网电压输入到正交信号发生器获取正交信号，根据正交信号通过锁相环获取并网点的电网电压频率；基于电网电压频率，构建电网电压半周期的扰动脉冲信号；将电网电压输入到基于虚拟平均无功鉴相的锁相环结构中，并且将电网电压频率和扰动脉冲信号作为频率前馈项加到虚拟平均无功鉴相的锁相环中；实时监测电网电压频率，当电网电压频率超出设定的电网频率范围时，即检测到孤岛情况，立即关断逆变器脉冲。本发明还提供了一种单相并网逆变器的主动孤岛检测装置。本发明相比现有技术具有以下优点：可以避免检测电压电流的过零点，精简软件程序，实施简单，具有较大的实用价值。

技术领域

本发明属于逆变器控制技术领域，具体涉及一种基于虚拟平均无功鉴相的主动孤岛检测方法和装置。

背景技术

由于燃料电源的不断减少及其对环境危害的日益严重，基于太阳能、风能等清洁的可再生能源发电系统受到广泛关注和研究。由于可再生能源的分散特点和容量范围，一般构建为分布式发电(Distributed Generation，DG)系统。孤岛现象是分布式发电系统的一个基本问题。当主电网因故障、检修等原因断开时，DG系统继续向负载供电，形成孤立的电力系统即为孤岛。孤岛一旦产生将会危及电路维修人员安全，影响电网的自动重合闸，使电力孤岛区域电压不稳从而影响电能传输质量。因此，研究孤岛检测方法及保护措施将孤岛产生危害降到最小有重要的现实意义。

目前DG系统常用的主动孤岛检测法是正反馈检测法。这类方法有主动相位偏移法(APS)、主动频移法(AFD)、Sandia频移法(SFS)和滑模频移法(SMS)等。其特点是在控制信号中加入小扰动信号，使电压频率或电压幅值与正常值间产生小的偏差，并以小偏差为正反馈信。这些方法的缺点是需要检测电压和电流的过零点，实现起来较麻烦，而且降低并网电流质量。

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种单相并网逆变器的主动孤岛检测方法，该方法可以快速准确的检测逆变器孤岛状态，不用检测电网电压过零点，精简程序。在并网稳定工作时，对于并网电流质量影响小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何使主动孤岛检测程序精简，并且在并网稳定工作时，对于并网电流质量影响小。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种单相并网逆变器的主动孤岛检测方法，包括如下步骤：

S101：将并网点的电网电压u_g输入到正交信号发生器获取正交信号u_gα和u_gβ，根据正交信号u_gα和u_gβ通过锁相环获取并网点的电网电压频率ω_g；

S102：基于电网电压频率ω_g，构建电网电压的扰动脉冲信号ω_d；

S103：将电网电压u_g输入到基于虚拟平均无功鉴相的锁相环中，并且将电网电压频率ω_g和扰动脉冲信号ω_d作为频率前馈项加到虚拟平均无功鉴相的锁相环中；

S104：实时监测电网电压频率ω_g，当电网电压频率ω_g超出设定的电网频率范围时，即检测到孤岛情况，立即关断逆变器脉冲，当检测到电压频率ω_g没有超出允许范围时，则判断未产生孤岛。

作为进一步的技术方案，所述正交信号发生器为基于二阶广义积分器的正交信号发生器。

作为进一步的技术方案，在步骤S101中，正交信号u_gα和u_gβ通过如下表达式获取：

其中：ω_g为电网电压频率，s为拉普拉斯算子。