一種用于并網逆變器的孤島效應檢測方法

1、(19)中民*CN102680858A*(12)發(fā)明專利申請(10)申請公布號(43)申請公布日CN 1026808582012.09.19A(21)申請?zhí)?01210173367.4(22)申請日2012.05.30(71)申請人陜西長嶺光伏電氣地址 721006 陜西省寶雞市清姜路 75 號(72)發(fā)明人曾海霞李繼生馬巖張煒李棟(74)專利機構 西安睿通知識產權事務所 ( 特殊普通合伙 ) 61218惠文軒人(51)Int.Cl.G01R 31/08 (2006.01)權利要求書 1 頁 說明書 4 頁 附圖 3 頁(54) 發(fā)明名稱一種用于并網逆變器的孤島效應檢測方法(57) 摘要本發(fā)明

2、涉及并網逆變器技術領域，公開了一種用于并網逆變器的孤島效應檢測方法。該方法包括檢測前一電網周期的并網端口電壓頻率f（n-1），檢測當前電網周期的并網端口電壓頻率 f（n），計算相鄰兩個周期電網頻率差值的絕對值|=|f(n)-f(n-1)| 在 0.1-0.3Hz 外時，計數值加1 ；在連續(xù)N 個周期內，如果計數值大于 N/2，則判定產生孤島效應。本發(fā)明技術方案加入的頻率擾動在 0.3-0.5Hz 范圍內能夠檢測出孤島效應，檢測時間短 ；并且該方法可有效減少逆變器向電網輸出諧波，使系統(tǒng)更穩(wěn)定。CN 102680858 A權利要求書CN 102680858 A1/1 頁1. 一種用于并網逆變器的孤

3、島效應檢測方法，其特征在于逆變器輸出電流過零點與并網端口電壓過零點之間的設定時間差為 T1，檢測逆變器輸出電流過零點與并網端口電壓過零點之間的檢測時間差為 T2，當 T2 在 T1 附近波動頻繁時，則判定產生孤島效應。2. 如權利要求 1 所述的用于并網逆變器孤島效應檢測方法，其特征在于，所述 T2 在 T1附近波動頻繁時具體是指 ：實時計算每個周期 T2 與 T1 差值的絕對值 ；若該差值的絕對值在 T2波動范圍之外時，則計數值加 1 ；在連續(xù) N 個周期內，如果計數值大于 N/2，則判定T2 在 T1 附近波動頻繁。3. 如權利要求 2 所述的用于并網逆變器孤島效應檢測方法，其特征在于，所

4、述 N>10。4. 如權利要求 2 所述的用于并網逆變器孤島效應檢測方法，其特征在于，所述 T2波動范圍為 0.5T1-1.5T1。5. 如權利要求 1 所述的用于并網逆變器孤島效應檢測方法，其特征在于，所述設定時間差 T1 為 120-200s。6. 一種用于并網逆變器的孤島效應檢測方法，其特征在于，檢測前一電網周期的并網端口電壓頻率 f（n-1），檢測當前電網周期的并網端口電壓頻率 f（n），計算相鄰兩個周期電網頻率差值的絕對值|=|f(n)-f(n-1)| 在 0.1-0.3Hz 外時，計數值加 1 ；在連續(xù) N 個周期內，如果計數值大于 N/2，則判定產生孤島效應。7. 如權利要

5、求 6 所述的用于并網逆變器的孤島效應檢測方法，其特征在于，所述 N>10。2說明書CN 102680858 A1/4 頁一種用于并網逆變器的孤島效應檢測方法技術領域0001本發(fā)明涉及并網逆變器技術領域，更具體地涉及一種用于并網逆變器的孤島效應檢測方法。背景技術0002孤島效應是指，在電網斷電時，并網逆變電源仍然保持對失壓電網中的某一部分線路繼續(xù)供電的狀態(tài)，當電網中某一區(qū)域處于光伏發(fā)電的孤島狀態(tài)時，電網將不再孤島區(qū)域中的電壓和頻率。該區(qū)域內的電壓或頻率漂移不僅會損壞用戶設備，而且可能會影響該區(qū)域中供電系統(tǒng)的恢復情況，嚴重時還會威脅需要防止孤島效應，保證系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。的人身安全，因

6、此，并網逆變器0003那么如何檢測孤島效應呢？現(xiàn)有的孤島檢測方法分為兩大類。式檢測和主動式檢測式孤島檢測依據電網斷電后有功的波動會引起光伏系統(tǒng)端口電壓的變化，無0004功的波動會引起光伏系統(tǒng)輸出頻率的變化。光伏并網逆變器只需要通過監(jiān)測并網系統(tǒng)端口電壓或者輸出頻率就可以檢測到孤島的發(fā)生。然而，在電網斷電后，如果有功和無功的波動都很小，那么式孤島檢測方法就存在檢測盲區(qū)。0005主動式孤島檢測方法中采用比較多的是主動頻移法 AFD，其基本原理是在光伏并網逆變器的輸出加入頻率擾動。并網正常工作情況下，受電網電壓鉗制，其擾動可以被大電正回來，從而使得光伏并網逆變器端口電壓和頻率變化很小 ；當有孤島效應發(fā)

7、生時，沒有電網的鉗制作用，周期性的頻率擾動會使并網系統(tǒng)端口電壓和頻率變得不穩(wěn)定，光伏并網逆變器通過檢測端口電壓和輸出頻率變化能檢測孤島的發(fā)生。然而電網斷電后，由于光伏發(fā)電孤島區(qū)域內負載的不可預知和復雜性，會導致檢測到的端口電壓和輸出頻率波動都很小，這樣主動式孤島檢測方法也存在檢測盲區(qū)。雖然增加頻率擾動可以減小檢測盲區(qū)，但是過大的頻率擾動會加劇輸出電流波形畸變，當需要進行電能質量治理時，該擾動還會對諧波補償效果造成較嚴重的影響。發(fā)明內容0006為彌補上述缺陷，本發(fā)明要解決的技術問題是提出一種用于并網逆變器的孤島效應檢測方法，該方法可有效減少逆變器向電網輸出的諧波，使系統(tǒng)更穩(wěn)定。0007為了解決上

8、述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案予以實現(xiàn)。0008技術方案一 ：基于時間的檢測方法0009一種用于并網逆變器的孤島效應檢測方法，其特征在于逆變器輸出電流過零點與并網端口電壓過零點之間的設定時間差為 T1，檢測逆變器輸出電流過零點與并網端口電壓過零點之間的檢測時間差為 T2，當 T2 在 T1 附近波動頻繁時，則判定產生孤島效應。 0010上述技術方案的特點和進一步改進在于 ：0011（1）所述 T2 在 T1 附近波動頻繁時具體是指 ：實時計算每個周期 T2 與 T1 差值的3說明書CN 102680858 A2/4 頁絕對值 ；若該差值的絕對值在 T2波動范圍之外時，則計數值加 1 ；在連

9、續(xù) N 個周期內，如果計數值大于 N/2，則判定 T2 在 T1 附近波動頻繁。0012（2）所述 N>10。0013（3）所述 T2波動范圍為 0.5T1-1.5T1。0014（4）所述設定時間差 T1 為 120-200s。0015技術方案二 ：基于頻率的檢測方法0016一種用于并網逆變器的孤島效應檢測方法，其特征在于，檢測前一電網周期的并網端口電壓頻率 f（n-1），檢測當前電網周期的并網端口電壓頻率 f（n），計算相鄰兩個周期電網頻率差值的絕對值| |f(n)-f(n-1)| 在 0.1-0.3Hz 外時，計數值加1 ；在連續(xù) N 個周期內，如果計數值大于 N/2，則判定產生孤島

10、效應。0017上述技術方案的特點和進一步改進在于 ：所述 N>10。0018本發(fā)明屬于主動頻移法 AFD，在光伏并網逆變器加入的頻率擾動范圍可以在0.3-0.5Hz 內，就能有效的檢測出孤島效應。本發(fā)明并網逆變器孤島效應檢測方法，理解容易，處理起來簡單易行 ；將電網頻率響應保護和防孤島保護，不需要過大的頻率擾動就可實現(xiàn)孤島效應的檢測，對輸出電流波形造成的畸變影響較小，降低了輸出電流波形畸變率，使系統(tǒng)更穩(wěn)定。附圖說明0019下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明的技術方案作進一步詳細說明。0020圖 10021圖 20022圖 3發(fā)明實施例中主動頻移法 AFD 工作原理圖 ；發(fā)明基于時間的孤島

11、效應檢測方法流程圖 ； 發(fā)明基于頻率的孤島效應檢測方法流程圖。具體實施方式0023北京鑒衡認證中心認證技術規(guī)范并網光伏發(fā)電逆變器技術條件（CGC/GF004:2011 CNCA/CTS 0004-2009A）5.5.1.1 條防孤島效應保護中要求“逆變器應具有防孤島效應保護功能，若逆變器并入的電網供電中斷，逆變器應在 2s 內停止向電網供電，同時發(fā)出警示信號?！?.3.5 條電網響應中要求電網頻率在額定頻率變化時，逆變器的工作狀態(tài)應該滿足下表 1 電網頻率響應的要求。可見，當電網斷電時，逆變器檢測到的頻率要低于48Hz 或高于 50.5Hz 才能停止運行，滿足防孤島效應的要求。0024 表 1

12、4說明書CN 102680858 A3/4 頁0025本發(fā)明技術方案并網逆變器孤島效應的檢測方法是基于主動式孤島效應檢測方0026法中最普遍使用的主動頻移法 AFD 實現(xiàn)的，如附圖 1 所示，并網逆變器先檢測并網端口的電壓，然后主動改變輸出電流和電流頻率。在電網周期開始時，即在并網端口電壓過零點處，發(fā)出正弦波電流，半個周期后并網電壓過零點和逆變器輸出電流過零點存在時間差tz系統(tǒng)保持這一時間差tz，正常工作時，逆變器與電網并聯(lián)運行，負載兩端的電壓受電網鉗制，檢測到的波動值保持在正常范圍內。0027 一旦發(fā)生孤島效應，負載兩端的電壓，即并網端口電壓由輸出電流和負載阻抗共同決定，提前或滯后到達零點。

13、理論上，如此反復，并網端口電壓隨時間不斷上升或下降，這一過程繼續(xù)直到系統(tǒng)檢測到過頻或欠頻，則判定有孤島效應產生。0028在電阻負載時，主動式孤島效應檢測方法實現(xiàn)簡單，能夠起到很好的效果。但在特定 RLC 負載條件下會存在檢測盲區(qū)，雖然增加擾動頻率可以減少檢測盲區(qū)，但是會增大輸出電流波形畸變。并網逆變器與電網并聯(lián)運行，電網本身的特性又非常復雜。因此，上述傳統(tǒng)檢測方法失效可能性非常大。0029本發(fā)明的方法是逆變器輸出電流過零點與并網端口電壓過零點之間的設定時間差為 T1，檢測逆變器輸出電流過零點與并網端口電壓過零點之間的檢測時間差為 T2。在正常并網運行時，并網端口電壓穩(wěn)定 ；當電網斷電時，主動頻

14、移法 AFD 反復起作用，并網端口電壓隨時間不斷上升或下降。這一特點，并網逆變器孤島效應的檢測方法中，逆變器不僅檢測并網端口電壓，還檢測并網端口電壓隨時間的變化，當 T2 在 T1 附近波動頻繁時，則判定產生孤島效應。具體實施辦法如圖 2 所示 ：0030S201 ：逆變器輸出電流過零點與并網端口電壓過零點之間的設定時間差為 T1 ； 0031S202 ：檢測逆變器輸出電流過零點與并網端口電壓過零點之間的檢測時間差為T2（n），n=1、2、3 ；0032S203 ：計算每個周期的 |1| |T2(n)-T1| ；0033S204S205 ；|1| 是否在 120-200s 內？如果是，進入步驟

15、 S206 ；否則，進入步驟0034S205 ：計數值 q1 加 1 ；0035S206 ：計數值 q1 不變 ；5說明書CN 102680858 A4/4 頁0036S207 ：檢測 N1（N1>10）個周期 ；0037S208S201 重新檢測 ；q1 是否大于 N1/2，如果是，進入步驟 S209 ；否則 N1、q1 清零，進入步驟0038S209 ：T2（n）波動頻繁，可有孤島效應發(fā)生。0039下面發(fā)明思想的另一種更加簡便的孤島效應檢測方法，該方法基于頻率檢測，是對上述技術方案的更進一步改進，其具體實施辦法如圖 3 所示 ：0040S301 ：檢測前一電網周期的并網端口電壓頻率

16、f（n-1）；0041S302 ：檢測當前電網周期的并網端口電壓頻率 f（n）；0042S303 ：計算計算相鄰兩個周期電網頻率差值的絕對值 |2| |f(n)-f(n-1)| ；0043S304S305 ；|2| 是否在 0.1-0.3Hz 內？如果是，進入步驟 S306 ；否則，進入步驟0044S305 ：計數值 q2 加 1 ；0045S306 ：計數值 q2 不變 ；0046S307 ：檢測 N2（N2>10）個周期 ；0047S308S301 重新檢測 ；q2 是否大于 N2/2，如果是，進入步驟 S309 ；否則 N2、q2 清零，進入步驟0048S309 ：并網端口電壓頻率 f（n）波動頻繁有孤島效應發(fā)生。0049在該方法中，選擇合適的檢測變化周期 N2，只需要較小的擾動頻率就可以檢測到孤島發(fā)生，正常并網時也0050本發(fā)明技術方案造成孤島保護誤動作。主動頻移法 AFD 對特定 RLC 負載條件下存在檢測盲區(qū)的檢測不足，很好解決了現(xiàn)有技術的這一缺陷。0051本發(fā)明光伏并網逆變器孤島效應的檢測方法，處理起來簡單易行，理解