[發(fā)明專利]虛擬同步發(fā)電機(jī)的孤島檢測方法、系統(tǒng)以及微網(wǎng)控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710119604.1
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106816888B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施凱;焦龍;徐培鳳;葉海涵;孫宇新
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;G01R31/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的孤島檢測方法、系統(tǒng)以及微網(wǎng)控制系統(tǒng)，利用同步發(fā)電機(jī)的下垂特性，在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，將逆變器輸出角頻率和電壓作為VSG算法的參考值；當(dāng)非計(jì)劃孤島發(fā)生時(shí)，采用孤島檢測檢測到孤島現(xiàn)象并給出控制信號切換到孤島運(yùn)行，并將參考頻率及參考電壓設(shè)置為固定值，來保證系統(tǒng)頻率穩(wěn)定，并在孤島檢測方法中引入正反饋來加快檢測速度，減小檢測盲區(qū)；本發(fā)明中并網(wǎng)逆變器通過孤島檢測算法可以快速有效地,到孤島現(xiàn)象并及時(shí)切換到孤島運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)到孤島的柔性切換。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分布式發(fā)電微網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的孤島檢測方法、系統(tǒng)以及微網(wǎng)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著環(huán)境問題的日益凸顯與化石能源的逐漸枯竭，新能源發(fā)電受到越來越多的關(guān)注。在分布式發(fā)電基礎(chǔ)上提出的將分布式電源、儲能裝置、電力電子設(shè)備及本地負(fù)荷等裝置融合而成的一種新的供電方式，即微電網(wǎng)，既可以并網(wǎng)運(yùn)行，由大電網(wǎng)維持內(nèi)部電壓和頻率的穩(wěn)定；當(dāng)檢測到大電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)也可轉(zhuǎn)到孤島運(yùn)行，電壓與頻率的穩(wěn)定變?yōu)閮?nèi)部的分布式電源支撐。

微電網(wǎng)存在的最主要的電能質(zhì)量問題就是電壓和頻率的偏移問題。基于虛擬同步發(fā)電機(jī)控制算法的并網(wǎng)逆變器具有電壓源的外特性。通過對微網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷功率需求和指令功率之間的偏差，以及電壓和頻率調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，可以不斷修正有功和無功指令，以滿足微電網(wǎng)內(nèi)有功、無功功率的供需平衡，可有效地降低電壓和頻率的偏移問題。但若大電網(wǎng)由于故障或自然因素等原因停止供電時(shí)，并網(wǎng)運(yùn)行的分布式電源若不能及時(shí)檢測出孤島現(xiàn)象的發(fā)生，不能及時(shí)調(diào)節(jié)功率偏差，那么微網(wǎng)內(nèi)頻率和電壓將會發(fā)生偏移，嚴(yán)重影響電能質(zhì)量。

無論是計(jì)劃孤島還是非計(jì)劃孤島，都需有效的檢測到孤島現(xiàn)象的發(fā)生。目前，通常采用主動(dòng)式和被動(dòng)式的孤島檢測方法，但主動(dòng)式檢測方法對輸出電能質(zhì)量產(chǎn)生影響而被動(dòng)式檢測盲區(qū)大。如何在電網(wǎng)故障發(fā)生時(shí)，快速檢測到孤島現(xiàn)象并切換到孤島運(yùn)行，這就亟需本領(lǐng)域技術(shù)人員解決相應(yīng)的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對被動(dòng)孤島檢測存在較大檢測盲區(qū)，傳統(tǒng)主動(dòng)檢測算法會對輸出電能質(zhì)量產(chǎn)生影響的問題，提出了一種基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的孤島檢測方法、系統(tǒng)以及微網(wǎng)控制系統(tǒng)，當(dāng)主電網(wǎng)因故障等原因而使并網(wǎng)合閘開關(guān)跳閘時(shí)，并網(wǎng)逆變器可通過基于虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)的孤島檢測算法快速有效地檢測到孤島現(xiàn)象并及時(shí)切換到孤島運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)到孤島的柔性切換，并且通過調(diào)節(jié)指令功率與負(fù)荷功率需求間的偏差維持微電網(wǎng)內(nèi)電壓和頻率的穩(wěn)定。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明提供了一種基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的孤島檢測方法，所述方法包括：在并網(wǎng)合閘開關(guān)跳閘時(shí)，虛擬同步逆變器通過孤島檢測算法檢測孤島的發(fā)生，并切換到離網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)到孤島的無縫切換。

進(jìn)一步的，在并網(wǎng)時(shí)，孤島檢測算法將參考頻率和參考電壓設(shè)置為并網(wǎng)逆變器輸出角頻率和電壓。

進(jìn)一步的，孤島檢測算法時(shí)刻檢測逆變器輸出頻率和電壓的偏移差值是否大于預(yù)設(shè)值，若大于，則檢測到非計(jì)劃孤島發(fā)生，逆變器切換到孤島狀態(tài)運(yùn)行，孤島檢測算法將參考頻率和參考電壓分別設(shè)置為固定值。

進(jìn)一步的，在非計(jì)劃孤島發(fā)生后，孤島內(nèi)部產(chǎn)生功率缺額，有功功率和無功功率發(fā)生變化，根據(jù)下垂特性得到有功功率變化和逆變器輸出頻率之間的關(guān)系，進(jìn)而得到固定的參考頻率值；根據(jù)下垂特性得到無功功率變化和逆變器輸出電壓之間的關(guān)系，進(jìn)而得到固定的參考電壓值。

進(jìn)一步的，在孤島檢測算法中引入正反饋，在功率變化接近零時(shí)，加入反饋強(qiáng)度系數(shù)，加強(qiáng)正反饋?zhàn)饔茫鼓孀兤鬏敵鲱l率和電壓快速度發(fā)生變化，縮短孤島檢測算法檢測到非計(jì)劃孤島發(fā)生的時(shí)間。

另一方面，本發(fā)明提供了一種基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的孤島檢測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：VSG控制模塊和孤島檢測算法模塊，所述VSG控制模塊和孤島檢測模塊通過控制開關(guān)相連；

所述孤島檢測算法模塊，用于在并網(wǎng)合閘開關(guān)跳閘時(shí)，檢測孤島的發(fā)生；