[发明专利]基于负序电流注入的光伏并网逆变器孤岛检测方法

摘要

基于负序电流注入的光伏并网逆变器孤岛检测方法，属于电力系统继电保护与自动控制技术领域。该方法当电压谐波畸变率超过定值时启动逆变器注入负序电流，检测公共连接点电压不平衡度和电压谐波畸变率，当二者均超过各自定值且持续时间超过设定的时间定值即可判定孤岛发生，实现快速检测孤岛。本发明降低了判据的整定难度，有利于提高检测速度；保证了在正常运行情况下最大可能地减少了对电网的干扰；不受电网不对称故障的影响且无检测盲区。在最不利于孤岛检测的情况下进行了仿真验证，本发明仍能快速准确检测出孤岛运行状态。为孤岛时分布式电源退出运行或由并网运行转入孤岛运行控制方式电力系统安全运行等及检测提供了好方法。

主权项

1.基于负序电流注入的光伏并网逆变器孤岛检测方法，其特征在于，假设现有电网等效为：光伏电池阵列发出的电能经过DC/DC变换使变换后的直流电压满足并网要求，同时在DC/DC变换中采取电导增量法的最大功率跟踪控制(MPPT)，通过逆变器将直流电转换为交流电并网，PV并网时采取单位功率因数电流控制；其中，R_f、L_f为逆变器交流侧滤波器的电阻和电感，R_s、L_s为主电网等效电阻和电感，负荷模型可以等效为RLC并联；i_abc＝[i_a i_b i_c]^T为光伏逆变器输出的三相电流相量；该方法步骤为：（1）测量PCC处的三相电压V_aV_bV_c，（2）计算该PCC处的三相电压V_aV_bV_c总谐波畸变率（THD）；所述总谐波畸变率(Total Harmonic Distortion,THD)计算公式如式(1)：THD=Σn=2MVn2V1×100%---(1)]]>其中，V_n为n次谐波有效值；（3）判断THD是否超出设定的阈值；如没有超出，返回第（2）步；如超出，启动将负序电流注入逆变器驱动控制电路：测量光伏电池组件的输出电压U_DC和输出电流I_DC实时计算其输出功率P＝I_DCU_DC，因为逆变器输出交流侧的功率和直流侧功率相等，因此，U_AC为电网交流侧额定电压，I^*_abc为输入逆变器电流的有效值；此电流为电流控制时的三相参考电流；负序电流注入时，逆变器的输出电流i_abc跟踪电流控制的给定电流三相参考电流且iabc*=iabc(1)*+iabc(2)*=ia*ib*ic*T]]>；通过注入不同的正序电流iabc(1)*=ia(1)*ib(1)*ic(1)*T]]>和负序电流iabc(2)*=ia(2)*ib(2)*ic(2)*T,]]>来控制注入PCC正序、负序电流的大小；其中，C为给定正序电流幅值与给定负序电流幅值的比值；V_PCC为公共连接点的三相电压，其中包括各次谐波分量、基波正序分量、基波负序分量和零序分量；以A相为特殊相的正序分量、负序分量和零序分量与三相电压矢量U_abc的关系如式(4)所示：U.a(1)U.a(2)U.a(0)=131aa21a2a111U.aU.bU.c---(4)]]>由于PCC有逆变器的注入电流，所以PCC电压含有谐波分量，在提取PCC电压各序分量之前须先进行滤波处理，并得到基波分量；所述滤波算法为快速傅立叶变换(FFT)；（4）然后检测与电网联系的PCC处的电压，计算PCC处三相电压V_aV_bV_c总谐波畸变率（THD）、正负序电压及电压不平衡度VI，三相电压矢量Uabc=U.aU.bU.cT]]>可分解为正序电压U(1)=U.a(1)U.b(1)U.c(1)T]]>、负序电压U(2)=U.a(2)U.b(2)U.c(2)T]]>和零序电压U(0)=U.a(0)U.b(0)U.c(0)T;]]>所述三相电压不平衡度(Voltage Imbalance, VI)公式如式(2)所示，三相电流不平衡度(Current Imbalance, CI)如式(3)所示；VI=V(2)V(1)×100%---(2)]]>CI=I(2)I(1)×100%---(3)]]>其中，V₍₂₎为负序电压的幅值，V₍₁₎为正序电压的幅值，I₍₂₎为负序电流的幅值，I₍₁₎为正序电流幅值；此处以UL1741标准为依据进行孤岛检测；判断三相电压不平衡度及三相电压总谐波畸变率是否均超过各自阈值，如没有超出，返回第(2)步；如果均超出，且持续超出的时间大于设定的时间定值，则判定出现孤岛运行状况。