[發明專利]一種基于相位角隨機擾動的分布式逆變器并網系統孤島檢測方法

在審

• 申請號: 202011309286.3
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112462181A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 宋立新;劉澤鋒
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.一種基于相位角隨機擾動的分布式逆變器并網系統孤島檢測方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟一：對分布式逆變器輸出電流的頻率加入初始擾動；

步驟二：檢測電網電壓頻率f；

步驟三：計算頻率f偏移工頻f_g的絕對值Δf＝|f-f_g|；

步驟四：當計算出的Δf＞＝0，1Hz時，執行步驟四，當計算出的Δf＜0，1Hz時返回步驟一；

步驟五：在頻率擾動時在使能相位角上加入一個隨機的擾動量；

步驟六：計算頻率變化率的絕對值|df/dt|；

步驟七：根據計算結果判斷|df/dt|是否＞＝觸發值T，當|df/dt|＞＝觸發值T時執行步驟七，當|df/dt|＜觸發值T時返回步驟一；

步驟八：降低逆變器輸出功率P為P_k＝aP_k-1，進行有功的緩慢擾動；

步驟九：判斷隨即擾動持續兩分鐘是否觸發防孤島保護，如果觸發了孤島保護斷開逆變器，如果沒有觸發孤島保護返回步驟一。

2.如權利要求1所述的一種基于相位角隨機擾動的分布式逆變器并網系統孤島檢測方法，其特征在于，所述的步驟一的具體過程為：對電流頻率加入的初始擾動是斬波系數為初始斬波系數即cf₀＝0.02時對應的擾動。

3.如權利要求1所述的一種基于相位角隨機擾動的分布式逆變器并網系統孤島檢測方法，其特征在于，所述的步驟三的具體過程為：當檢測到系統頻率發生一定的變化時，如果認為系統工頻f_g為50Hz，那么|f-50|代表了當前頻率偏移工頻的程度，當偏移的程度大于設置的閾值時，此時系統可能發生了孤島。

4.如權利要求1所述的一種基于相位角隨機擾動的分布式逆變器并網系統孤島檢測方法，其特征在于，所述的步驟五的具體過程為：

在頻率擾動時在使能相位角上加入一個隨機的擾動量，該隨機擾動量由幅值高斯分布、平穩遍歷隨機信號產生，采用均值為0，方差為1并且相互獨立的高斯分布隨機數x_n，根據遞推公式計算出一組隨機數y_n，其中初值為y₀，采樣間隔是τ；

在均采用AFDPF孤島檢測算法的逆變器并網系統中，當兩臺逆變器分擔相同的負載有功功率，且斬波系數表達式cf＝cf₀+K(f-f_g)中采用相同的cf₀和增益K，并分別加入隨機的相角擾動量y₁和y₂。若PCC點電壓的實際頻率為f，兩臺逆變器檢測出的頻率分別為f₁和f₂，兩臺逆變器輸出電流i分別為

式中：I為電流有效值；θ_AFDPF1與θ_AFDPF2分別對應兩臺逆變器產生移頻作用的相位角，其值越大移頻作用越強；

則等效逆變器的電流i_LNV為

若傳感器檢測誤差較小，即f₁≈f₂≈f，則上式近似寫為

則等效逆變器的移頻相角θ_LNV為

若傳感器檢測誤差造成Δf₁＝-Δf₂，則

5.如權利要求1所述的一種基于相位角隨機擾動的分布式逆變器并網系統孤島檢測方法，其特征在于，所述的步驟七的具體過程為：根據計算結果判斷|df/dt|是否＞＝觸發值T，T的值由實驗經驗獲得，最終設為6。檢測電網頻率f過程中，相位角隨機量為代表的高頻分量有明顯的增加，當|df/dt|＞＝觸發值T時執行步驟七，很大可能此時發生了孤島；當|df/dt|＜觸發值T時返回步驟一。

6.如權利要求1所述的一種基于相位角隨機擾動的分布式逆變器并網系統孤島檢測方法，其特征在于，所述的步驟八的具體過程為：降低逆變器輸出功率P為P_k＝aP_k-1，其中系數a取0.9，k代表時刻，P_k-1為前一時刻功率，P_k為后一時刻功率。使逆變器降低有功輸出為前一時刻的0.9倍持續30s，并防止反復的觸發使得有功減少到接近0，如果此時發生了孤島，并發生了稀釋效應，那么此刻由于輸出有功減少，負載的平衡將很快被打破，使得稀釋效應消失，從而快速的檢測到孤島發生；

如果此時沒有發生孤島，下一個30秒會進一步降低有功為前一刻的0.9倍，并且反復減少，直至2分鐘時間到。