与并网电流的基准幅值r inv相乘的单位化的并网基准电流cos 0 i:的 相位扰动单元8以及用于进行电压阈值判断的基于跳跃Goertzel滤波器的阈值判断单元 9,其中，所述的相位扰动单元8的输出连接乘法器2的输入端。
[0080] 本发明的一种基于相位扰动的分布式并网逆变器孤岛检测系统的主要工作原 理为：将输入的直流母线电压V d。、设定的直流母线电压标准值vdyrf输入到电压控制器， 电压控制器的输出作为并网电流的幅值基准r inv，该幅值基准与单位化的并网基准电流 cos 0i:相乘，得到并网基准电流i，该并网基准电流与实际的并网采样电流Pinv作差， 其差值输送到电流控制器，将电流控制器的输出输送到PWM发生器，通过PWM发生器产生的 四路触发脉冲PWMl~PWM4来驱动图1中所示的单相H桥逆变器中的四个开关管，实现从 直流到交流的逆变过程，逆变器的输出电流经过图1中的LC滤波器，得到与电网电压同频 同相的并网电流后注入电网。
[0081] 本发明的基于相位扰动的分布式并网逆变器孤岛检测系统在具体算法上与并网 控制策略相互依存，不可分割。具体来讲，公共耦合点PCC处的电压V pee经过本发明中提出 的QSG(正交信号发生器）和PLL(锁相环）后，得到了准确的电网相位角0g，该相位角与 注入的相位扰动量叠加，其结果作为逆变器并网控制的相位基准角0 inv%该相位基准角经 过余弦运算后，得到单位化的并网基准电流c〇s 0 inv%该结果再与并网电流的幅值基准rinv 相乘，乘积作为并网基准电流Gnv，参与逆变器的并网控制。由于注入的相位扰动会在并网 电流中产生一定量的三次谐波电流分量，该三次谐波电流分量将在公共耦合点PCC处产生 相应的三次谐波电压分量。在孤岛检测算法中，采用本发明中设计的跳跃Goertzel滤波 器对三次谐波电压分量进行提取。当分布式发电系统的工作模式由并网运行转为孤岛运行 时，如果检测到的公共耦合点PCC处的三次谐波电压分量超过了在孤岛检测算法中预设的 孤岛检测阈值，控制系统迅速完成孤岛检测，及时封锁逆变器。
[0082] 如图3所示，所述的正交信号发生器6包括有依次串接的第一加法器61、第一放大 器62、第二加法器63以及第一积分器64,其中，所述第一加法器61的一个输入端作为正交 信号发生器6的输入端连接单相分布式并网发电系统公共耦合点PCC的电压端，第一积分 器64的输出分三路：第一路直接作为正交信号发生器6的第一输出端v a，第二路极性取负 后与第一加法器61的另一个输入端相连接，第三路连接全通滤波器65的输入端，所述全通 滤波器65的输出分两路：第一路直接作为正交信号发生器6的第二输出端V p，第二路极性 取负后与第二加法器63的另一个输入端相连接。
[0083] 本发明中，通过图3所示的新型正交信号发生器，可根据输入的单相电网电压信 号，产生同步锁相器所需的两相正交电压V a和V e。这种类型的正交信号发生器可以提供 具有相同谐波畸变率（THD)的输出信号，即Va和V ，防止由于所含谐波不同带来的锁相精 度问题。图3中正交信号发生器的传递函数为
[0085] 式中，Coci表示估计的电网基波频率，k表示正交信号发生器的增益。
[0086] 在不考虑电网谐波影响的前提下，假设单相电网电压信号可表示为Vg= Vcos cot， 其中V和co分别为电网电压的幅值和实际的电网基波频率，则当估计的电网基波频率等于 实际的电网基波频率时，即W ci= ?，经过图3所示的正交信号发生器后，得到任意时刻的 两相输出电压分别为
[0091]从式（3)中可以发现，当处于稳态条件下，由图3所示的正交信号发生器得到的两 相输出电压Va和V p是严格正交的。
[0092] 对于二阶系统而言，可用整定时间ts= 4. 6T来大致估计整定时间。在式（2)中， 时间常数T =2/kco,因此，对于已给定的整定时间ts，图3中所示的正交信号发生器的增 益k可计算如下：
[0094] 如图4所示，所述的同步锁相器7包括有：依次串接的第三加法器75、第二放大器 76、第三乘法器78、第二积分器79以及mod运算器710,其中，所述mod运算器710的输出 端构成同步锁相器7的输出端，用于输出电网相位角0 g，所述第三加法器75的输入端分别 连接第一乘法器72和第二乘法器74的输出端，所述第一乘法器72的一个输入端直接连接 正交信号发生器6的第一路输出端V a，第一乘法器72的另一个输入端通过第一二阶低通 滤波器71接连接正交信号发生器6的第一路输出端Va，第二乘法器74的一个输入端直接 连接正交信号发生器6的第二路输出端V fi，第二乘法器74的另一个输入端通过第二二阶 低通滤波器73接连接正交信号发生器6的第二路输出端Vfi，所述第三乘法器78的输入 端还连接电压补偿器77的输出端，所述电压补偿器77的输入端分别连接第一二阶低通滤 波器71的输出端Va以及第二二阶低通滤波器73的输出端V
[0095] 如果考虑到实际电网背景下的谐波扰动，那么在稳态条件下通过正交信号发生器 所产生的Va和V e中同样会混入一定量的谐波分量，为了能够有效削弱这些谐波分量，在图 4所示的同步锁相器实现框图中，特别引入如式（5)所描述了二阶低通滤波器。
[0099] 当正交信号发生器的输出电压V。和V ^各自通过二阶低通滤波器滤波后（如图4 所示），得到的响应输出可分别表示为
[0101] 按照式（8)所示的调整律来设计同步锁相器中的频率自适应控制器。
[0103] 式中，S为频率自适应调整系数。
[0104] 将式⑶和式（7)代入式⑶，在估计的电网基波频率近似等于实际的电网基波频 率时，化简得到
[0106] 式（9)所示的频率自适应调整律的动态调整过程为：当时，可自动调整《。 使其线性增大；当时，又可及时调整《。使其线性减小；当《。经过自适应调整等于 ?时，《。保持不变。频率自适应调整的过程，同时又是锁相器对电网相位自调整输出的过 程。经过频率自适应调整获得电网基波频率后再经过mod运算，即可得到电网的相位角0 g。
[0107] 频率自适应调整系数S的取值，可按照式（10)，根据给定的时间常数n来求得。 时间常数n通常可取一个工频周期，即20ms。
[0109] 值得注意的是，式（10)所示的频率自适应调整系数S在取值上不受电网电压幅 值的影响，因此在式（9)所示的频率自适应调整过程中，即便有电压波动，也不会影响同步 锁相器对电网频率及电网相位的快速捕获，因此，式（8)所述的频率跟踪方案对电网幅值 波动具有良好的鲁棒性。
[0110] 如图5所示，所述的相位扰动单元8包括有依次串接的第三放大器81、正弦运算 器82、第四放大器83、第四加法器84和余弦运算器85,其中，所述第三放大器81的输入端 和第四加法器84的另一个输入端共同连接同步锁相器7的输出端0 g，所述余弦运算器85 的输出端构成相位扰动单元8的输出端cos 0 in/连接所述乘法器2的一个输入端。
[0111] 按照前面所述的注入的相位扰动不能改变电网相位信号中电压过零点位置的原 贝lj，方案中将一个由正弦函数确定的扰动量Oinj注入到当前电网锁相角0 ，作为分布式 发电系统并网控制中的相位基准角。具体实现框图如图5所示。
[0112] 图5中，注入的相位扰动量为
[0113] 〇 inj=V-sin2 0 g (11)
[0114] 式中，y为用于孤岛检测时的相位扰动系数。
[0115] 此时，含有扰动的相位基准如式（12)所示：
[0116] C +Crilli + /^sin <12)
[0117] 图6显示了加入的扰动相位对同步锁相结果的影响。图6中实线表示加入扰动后 的相位角9 inv%即并网控制中的相位基准值；虚线表示未加扰动量时锁相环输出的无扰动 相位角0g。与无扰动时输出的相位角 0g相比，加入的扰动量不影响过零点和峰值处的相 位，但在其他位置则会产生一定程度上的相位偏移。
[0118] 结合式（12)，可以得到并网基准电流为
[0119] /:、cos= C cos(4 + ?"sin 2%) (1:3)
[0120]