防孤岛检测方法
【专利摘要】本发明涉及一种防孤岛检测方法，包括：控制系统向三相逆变器输无功出扰动指令，检测三相逆变器输出的三相电压中任意两相之间由于相差而导致的时间差是否超出所允许的阈值来判断是否发生孤岛现象，若时间差超过阈值，则三相逆变器发生孤岛现象；时间差形成指令反馈至三相逆变器而改变无功扰动指令，使得三相逆变器断开而实现主动防孤岛。本发明通过检测三相逆变器输出的三相电压中任意两相之间由于相差而导致的时间差来判断孤岛现象，并通过无功扰动形成反馈机制，达到控制逆变器断开的目的，使得逆变器能够在单相或两相孤岛的情况下能够正常判断出发生的孤岛现象并做出孤岛保护。
【专利说明】防孤岛检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于并网逆变器以检测并预防其发生孤岛现象的方法。
【背景技术】
[0002]在光伏并网系统中，如附图1所示，发电装置通过逆变器接入电网中，并可以连接本地负载。当并网的逆变器脱开电网时，则会发生孤岛现象，此时需要逆变器在指定时间内断开，这即为防孤岛方法。由于逆变器上可能存在的本地负载，因此各国安规仅要求逆变器对于本地谐振负载也能够溅出孤岛现象并及时脱网。
[0003]现有的技术中，防孤岛主要分为被动防孤岛和主动防孤岛功能。被动防孤岛是指系统在出现孤岛现象时，根据会出现电网过压，欠压，过频，欠频等现象来判断。这种方法只能覆盖部分孤岛现象，对于本地负载基本接近逆变器功率的情况下无法正常脱网。这时候就需要主动防孤岛方法来实现。
[0004]主动防孤岛方法主要有通过电网阻抗测量、相位跳变、频率扰动、有功扰动及无功扰动等来实现。其中电网阻抗测量方法的算法复杂，实现困难。相位跳变法无法很好覆盖所有孤岛情况，且容易误判。有功扰动对于有磁场合不太有利，会引起电网不太稳定。所以主要应用的为频率扰动方法和无功扰动方法。
[0005]频率扰动方法的原理基于电网频率在非孤岛情况下不被改变。系统控制给出的频率指令与实际电网存在固定偏差，非孤岛情况下该固定偏差不影响输出并网电流的频率。只有当孤岛发生时，逆变器频率随输出频率变化，同时锁相环(PLL)跟踪输出频率及相角，同时向一个方向调整输出频率，形成正反馈机制。在一定时间内使得频率超出范围，达到保护目的。
[0006]无功扰动方法与频率扰动机制类似，但使用的是扰动无功功率的方法，使得在逆变器发生孤岛的情况下输出一定的无功扰动来改变孤岛的输出频率，通过调整输出无功功率的指令，来形成正反馈机制，实现防孤岛保护的目的。
[0007]对于三相电网系统来讲，由于当前大部分防孤岛技术，如上述各方法都考虑三相同时断开的情况。如IEC62116标准测试时只测试三相孤岛现象下的保护，而VDE0126 —I 一 I标准对三相系统同时还要考查其中单相孤岛下的保护机制，使得当前大部分采用的防孤岛机制在这种情况下完全失效。因为在一相或两相孤岛的情况下，基于矢量控制方法的三相逆变控制系统，此时的三相频率还受制于电网频率，逆变器输出无法改变输出电流及电压的频率，使得基于频率正反馈的方法此时均失效。而基于独立单相的电网阻抗测量及有功扰动方法可以有效，但有其缺点:前者实现复杂，后者有功扰动对电网稳定性较不利，后者同时有时还会影响MPPT算法。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种针对一相或两相的孤岛现象而提出的简单有效的防孤岛检测方法。[0009]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种防孤岛检测方法，用于检测连接于发电装置和电网之间并在控制系统的控制下工作的三相逆变器是否出现孤岛现象并进行主动防孤岛，该方法包括:所述的控制系统向所述的三相逆变器输无功出扰动指令，检测所述的三相逆变器输出的三相电压中任意两相之间由于相差而导致的时间差是否超出所允许的阈值来判断是否发生孤岛现象，若所述的时间差超过所述的阈值，则所述的三相逆变器发生孤岛现象；所述的时间差形成指令反馈至所述的三相逆变器而改变所述的无功扰动指令，通过改变所述的无功扰动指令使得所述的三相逆变器断开而实现主动防孤岛。
[0010]上述方法中，若所述的三相逆变器输出的三相电压中的某一相分别与其余两相之间的时间差超过所述的阈值，则该相发生孤岛现象。
[0011]由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:本发明通过检测三相逆变器输出的三相电压中任意两相之间由于相差而导致的时间差来判断孤岛现象，并通过无功扰动形成反馈机制，达到控制逆变器断开的目的，使得逆变器能够在单相或两相孤岛的情况下能够正常判断出发生的孤岛现象并做出孤岛保护。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]附图1为光伏并网系统的示意图。
[0013]附图2为本发明的防孤岛检测方法的流程示意图。
[0014]附图3为本发明的防孤岛检测方法中三相电流和三相电压的矢量示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
[0016]实施例一:一种防孤岛检测方法，用于检测连接于发电装置和电网之间并在控制系统的控制下工作的三相逆变器是否出现孤岛现象并进行主动防孤岛。
[0017]如附图3所示，本发明的防孤岛方法基于三相逆变器及其控制系统。三相逆变器输出三相平衡电流分别为la、Ib、Ic，三相电流之间形成120°夹角且幅值相同。在非孤岛情况下，三相电压分别如附图3中Ua、Ub、Uc所示，也幅值相同且相互之间呈120度夹角。而当某相，例如A相发生孤岛现象时，其电压则转变为Ua’。经研究表明，三相电压之间的相差与控制系统向三相变压器输入的无功扰动有关，且这一相差是基于绝对时间的量纲，当发生孤岛现象时，这个相差的时间量纲会随之变化。因此，通过检测相差所带来时间量纲的变化可以达到孤岛检测的目的，且可以通过其形成正反馈来改变无功扰动，从而实现孤岛保护。
[0018]故一种防孤岛检测方法，包括:控制系统向三相逆变器输无功出扰动指令，检测三相逆变器输出的三相电压中任意两相之间由于相差而导致的时间差是否超出所允许的阈值来判断是否发生孤岛现象。若时间差超过阈值，则三相逆变器发生孤岛现象，若三相逆变器输出的三相电压中的某一相分别与其余两相之间的时间差超过阈值，则该相发生孤岛现象。时间差形成指令反馈至三相逆变器而改变无功扰动指令，通过改变无功扰动指令使得三相逆变器断开而实现主动防孤岛。
[0019]具体的说，如附图2和附图3所示，正常情况下，三相变压器输出的三相电流为la、Ib、Ic，输出的三相电压为Ua、Ub、Uc。A相的电流Ia与电压Ua之间形成一定的角度，即相差。假设三相变压器输出的A相电压发生孤岛现象，则其电压由Ua转变为Ua’，此时，Ua距离其他两相的电压Ub或Uc的距离更近，即相差发生改变使得A相与B相或A相与C相之间的时间差AT改变。给定一个无功扰动Iq，检测由于相差所带来的时间差AT是否超过了可允许的阈值则可以判断出A相是否发生孤岛现象。该阈值可以根据三相逆变器以及电网的相关数据得出，若时间差AT超过了该阈值，则可以断定A相发生了孤岛现象。此时，将检测获得的关于时间差AT的信息转变为指令反馈到三相逆变器的控制系统中，使得控制系统改变向三相逆变器给出的无功扰动Iq，从而通过改变输入三相逆变器的无功扰动来使其断开，达到孤岛保护的目的。
[0020]上述防孤岛检测方法解决了三相系统中某项出现孤岛现象而无法检测并预防的问题，满足IEC62116及VDE0126 — I 一 I关于光伏逆变器防孤岛方面的需求。
[0021]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种防孤岛检测方法，用于检测连接于发电装置和电网之间并在控制系统的控制下工作的三相逆变器是否出现孤岛现象并进行主动防孤岛，其特征在于:该方法包括:所述的控制系统向所述的三相逆变器输出无功扰动指令，检测所述的三相逆变器输出的三相电压中任意两相之间由于相差而导致的时间差是否超出所允许的阈值来判断是否发生孤岛现象，若所述的时间差超过所述的阈值，则所述的三相逆变器发生孤岛现象；所述的时间差形成指令反馈至所述的三相逆变器而改变所述的无功扰动指令，通过改变所述的无功扰动指令使得所述的三相逆变器断开而实现主动防孤岛。
2.根据权利要求1所述的防孤岛检测方法，其特征在于:若所述的三相逆变器输出的三相电 压中的某一相分别与其余两相之间的时间差超过所述的阈值，则该相发生孤岛现象。
【文档编号】H02H7/26GK103606907SQ201310573942
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】吴招米, 舒成维, 李世军, 袁帅 申请人:江苏兆伏新能源有限公司