光伏系统的新型孤岛检测方法研究

针对传统主动频率偏移法通过逆变器注入畸变的扰动电流检测孤岛效应,产生了较大的谐波畸变、容性负载下检测速度慢甚至超出规定的检测时间导致检测失败等问题,提出了一种通过改变相位使基波分量发生必要偏移的新型电流扰动式孤岛检测方法。与传统主动频率偏移法相比,该方法检测速度更快,总谐波畸变率更小。通过Matlab建模仿真验证了该方法的可行性和优越性。     

基于不同次数谐波下品质因数一致性的孤岛检测方法

针对基于谐波电压或阻抗的孤岛检测方法所存在的盲区较大且阈值难以设定的问题,提出一种基于不同次数谐波下品质因数一致性的孤岛检测判据,并结合q轴谐波电流扰动法作为新型孤岛检测方案。推导了微网发生孤岛后负载品质因数的计算公式。由于负载固有的品质因数与谐波次数无关,发生孤岛后不同次数谐波下的品质因数是一致的,而并网时计算的品质因数没有确定的物理含义,不同次数谐波下其值差异大,利用这一特性判别是否发生孤岛。理论分析了所提方法的可行检测区,结果表明其能实现孤岛的小盲区快速检测,且满足计算要求所需要的谐波扰动很小,对电能质量影响小。相比于谐波电压或阻抗检测法,所提方法对主网参数的适应性更强,阈值设定简单。在多种负载和线路参数场景下进行了仿真分析,结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

光伏发电系统并网点谐波电压波动特征孤岛检测法

光伏发电系统并网点处的谐波电压由系统扰动、本地负荷和光伏发电系统共同确定,基于波动量法提出一种以并网点谐波电压波动量为特征的光伏发电系统孤岛检测方法。测量公共联结点谐波电压,用小波变换法提取测量电压中包含的高次谐波分量,以高次谐波电压波动量变化规律作为孤岛识别和检测指标,无需外加扰动,可消除检测盲区。基于IEEE.Std 1547标准,对理想光伏发电并网系统进行的仿真证明,利用并网点测量电压中包含的谐波电压波动量进行孤岛检测,当测量点处的电压和频率在正常范围内时,不仅可快速、准确地检测孤岛,还能准确识别电网故障引起的电压暂降、投切负荷等干扰,避免伪孤岛引起的检测错误。     

基于双向谐波电压变动的光伏并网孤岛检测

针对传统的被动式光伏并网孤岛检测存在的检测死区问题,提出一种基于双向谐波电压变化量的光伏并网孤岛检测方法。通过分析孤岛前后谐波电压的变动及传统谐波电压检测法的失效机理,提出基于双向谐波电压的孤岛检测策略。利用加窗傅里叶变换同步计算光伏集中并网发电系统送出线路电流及所接母线电压的谐波,从而获得各次谐波功率;由并网运行时谐波功率的正负极性判断各次谐波源方向,并根据正、负最大谐波功率值选择系统侧、光伏侧谐波的特征频次;利用滑动加窗傅里叶变换分析这2个频次的母线谐波电压变化量,建立孤岛检测判据,若系统侧谐波电压减小量和光伏侧谐波电压增加量均满足判据,则发生孤岛。仿真结果验证了所提方法的有效性。该方法不影响并网逆变器输出的电能质量,且能在较严重背景谐波下有效检测孤岛,检测死区较小。     

基于谐波电压与基波频率的被动式孤岛检测方法

针对光伏电站独立防孤岛保护装置现有的被动式孤岛检测方法盲区较大,同时频率判据无法区分电网低频与孤岛低频的问题,结合电网实际需求,提出了一种基于并网点谐波电压与基波频率的新型被动式孤岛检测方法。首先,对该方法进行理论分析及防误动措施设计;其次,在孤岛和并网的多种情况下对所述方法进行仿真验证;最后,通过实际发生的孤岛数据验证该方法的有效性。研究表明,该检测方法简单可靠,不仅缩小了检测盲区,而且可区分电网低频和孤岛低频。     

基于谐波畸变率正反馈的孤岛检测新方法

孤岛检测是微电网并网运行的必备功能,传统的被动检测方法存在盲区,而主动检测方法对微电网具有破坏性。为实现孤岛无盲区与非破坏性检测,文中提出一种基于电压谐波畸变率正反馈的孤岛检测方法。根据IEEE Std 1547规定的标准对所述方法进行了理论分析和仿真验证,结果表明该方法在电压和频率均处于正常范围的情况下,可快速、有效地检测出孤岛的发生,在电网单相及两相断路情况下仍然有效,且不受伪孤岛问题的影响。实现了非破坏性无盲区孤岛检测。     

基于可拓模式识别的孤岛检测方法研究

孤岛检测是分布式发电系统必备的功能。针对传统的分布式发电孤岛检测的方法存在检测盲区大或对电能质量有影响的缺陷,本文提出了基于可拓模式识别的被动式孤岛检测方法。该方法通过在逆变器侧测得的谐波阻抗进行训练,可以准确检测在逆变器输出功率和负载功率完全匹配下的孤岛效应。最后通过搭建实验平台和matlab离线数据仿真,验证了该方法的正确性。     

用于分布式发电系统孤岛检测的偶次谐波电流扰动法

孤岛检测是分布式并网发电系统必须具备的能力,但频率或相位偏移等传统主动式孤岛检测方法在并网逆变器输出与本地负载功率平衡时难以有效检测出孤岛现象。针对已有孤岛保护方法的不足,本文分析了不同电流扰动信号对孤岛检测能力的影响,找到了适合多机并网系统快速孤岛检测的偶次谐波扰动信号,在此基础上结合过零点频率检测法,将电流谐波扰动的正反馈引入孤岛检测与保护中。并网逆变器的输出电流参考信号受到微弱扰动信号的影响,孤岛发生时,形成扰动信号的正反馈回路,并迅速累积使公共耦合点电压频率超出限定阈值,从而实现孤岛保护。该方法具有便于实现、对电网污染小、检测速度快及适合多机系统等优点。仿真和实验结果验证了该方法的有效性与可靠性。     

Experimental Study of Islanding‐Prevention Method by Harmonic Injection Synchronized with Exciting Current Harmonics of Pole Transformer

As distributed generators (DGs) such as photovoltaic (PV) systems are increasingly used in distribution systems, quick prevention of islanding caused by power system failure is essential to assure electrical safety. Various islanding protection methods have been used practically, but the conventional active systems tend to increase the detection time, because mutual interference occurs between active signals due to asynchronous states. A new active islanding detection method, the frequency feedback method with step reactive power injection, also has the possibility of extending the detection time in the so‐called perfect balance area (PBA). Thus we propose a novel method of islanding‐prevention by harmonic injection synchronized with the exciting current harmonics of the pole transformer. We performed an experimental study using prototype inverters equipped with the proposed method. We have shown the feasibility of detecting islanding quickly and reliably, even if the islanding state is in the PBA. The experimental results demonstrate that mutual interference does not occur due to asynchronous states between active signals, and also that the proposed method is applicable to islanding detection system in clustered installation of PV systems.     

三相四线制不平衡负载系统无功及谐波电流检测

为解决三相四线制低压供电系统中非线性负载形成的无功电流和谐波电流对电网的影响,对三线四线制负载系统的电路特点、瞬时无功电流、谐波电流进行详细理论分析,确定了三相四线制不平衡非线性电路负载端无功电流和谐波电流的补偿办法,并提出了谐波电流和无功电流的电流倍压测定法,给出了检测原理图.仿真结果证明,该方法简单可靠、实时性好、检测精度高.     

基于数学形态学的正序基波谐波检测方法

在非线性负荷特性及电力系统电压突变情况下,提出一种新的谐波检测方法,即基于数学形态学的正序基波谐波检测方法。该方法在数学形态学基础上,通过选取合理的扁平结构元素的结构及长度,运用形态学的膨胀和腐蚀运算对电力系统的谐波进行运算处理。在电力系统信号存在高斯噪声干扰条件下,该方法能快速、准确地检测出电力系统中的谐波频域分量和较好地滤除电力系统信号中的高斯噪声,有较好的谐波检测效果。在Matlab/simulink仿真平台上,通过实例验证了该方法是有效的。     

基于自适应数字滤波的谐波检测

现代电力系统中,非线性负荷引起的谐波降低了系统对其它电力用户的供电质量,威胁着系统的安全经济运行。近年来发展起来的一种新型补偿措施－－有源电力滤波器,能有效抑制电力系统中非线性负荷引起的谐波污染。对谐波电流的快速准确检测是实现其功能的关键,研究了用于有源电力滤波器的谐波检测手段,在分析现有谐波检测手段的基础上,提出一种采用自适应数字滤波检测谐波电流的方法。这种方法简单,易于用ＤＳＰ实现,能满足有源     

基于FBD法的四相输电系统电流检测方法

为了检测四相输电系统中的谐波和无功电流，在进一步完善FBD法定义的基础上，提出了一种基于FBD法的四相输电系统电流检测方法。该方法利用锁相环产生参考电压波形，可以准确检测出基波有功电流、基波无功电流和谐波电流，检测结果不受实际电压畸变的影响，实时性好。基于FBD法的电流检测方法与基于瞬时无功功率理论的电流检测方法相比，原理更简单，更适用于四相电路，在负载不平衡条件下检测效果更好。MATLAB仿真结果验证了该电流检测方法的正确性。     

基于阻抗辨识的下垂控制并网逆变器孤岛检测方法

为了保障安全及并网电能质量,基于并网逆变器的分布式发电系统需要具备孤岛检测功能。传统孤岛检测方法不适用于下垂控制并网逆变器,而现有适用于下垂控制并网逆变器的孤岛检测方法需要改变下垂特性且存在检测盲区的问题。为了解决上述问题,提出一种基于阻抗辨识的下垂控制并网逆变器孤岛检测方法。该方法在公共耦合点注入电压扰动,通过电压、电流扰动信号辨识阻抗,进而依据阻抗变化判定是否出现孤岛效应。利用谐波扰动注入放大孤岛前后特征量差异,提高检测灵敏性。另外,通过递归离散傅里叶变换提取扰动信号,提高了阻抗辨识的准确度和时效性。实验结果验证了所提方法的有效性。     

一种快速小盲区的主动移频式孤岛检测方法研究

针对光伏PV并网发电系统中孤岛检测速度、检测盲区等问题,提出了一种快速小盲区的带正反馈的主动频率偏移检测方法。该方法根据第0个检测周期的公共耦合点PCC的电压频率与电网电压额定频率之差来确定初始斩波因子及施加扰动方向;并对第i个检测周期以前PCC点电压频率变化量分别取绝对值后进行累加,将累加值作为正反馈量施加至PCC点,在规定的检测周期内,完成孤岛的检测。采用Qf0×Cnorm坐标系对算法的检测盲区进行描述,利用Matlab/Simulink对孤岛检测性能进行仿真分析。结果表明:相比AFDPF法,新方法在满足并网电能质量的同时,具有更小的检测盲区;对感性负载的孤岛检测时间缩短至0.06 s,对容性负载只需0.04 s即可检测出孤岛;孤岛检测结果符合我国孤岛检测标准要求。     

带负载阻抗角反馈的主动频移孤岛检测技术

孤岛检测是分布式光伏并网发电系统稳定可靠运行的关键技术之一,而传统的主动式孤岛检测技术难以平衡检测准确性和电能质量之间的矛盾。因此,详细分析了负载特性对孤岛检测的影响,针对并/离网逆变器模型提出了一种带负载阻抗角反馈的主动频移孤岛检测技术,通过反馈实时负载阻抗角改变注入的电流频率扰动,提高了单台逆变器和多逆变器光伏并网发电系统孤岛检测的准确性,消除了检测盲区。同时,通过提出的孤岛检测方法进行分段式改进,降低了由非线性因素引起的并网电流谐波畸变率,改善了系统的电能质量。仿真和实验均验证了所提孤岛检测方法的有效性和可行性。     

基于正反馈无功扰动的逆变器孤岛检测方法研究

基于传统主动检测方法在负载相位与逆变器输出进行匹配的过程中存在很大的检测盲区,并且会向电网注入一定的谐波,提出了一种基于正反馈无功扰动的孤岛检测方法。通过对系统无功功率添加正反馈扰动,打破功率平衡时的孤岛稳定运行点,在较短的时间内逆变器输出电压频率迅速超过额定阈值,从而准确地检测出孤岛。仿真结果表明,检测方法不仅响应速度快、不存在检测盲区,而且对电能质量的影响也较小。     

基于能量谱分析的被动式孤岛检测方法

提出了一种新的基于信号能量谱分析ESA(energy spectrum analysis)的孤岛检测方法,并对所提出的检测特征量在孤岛发生前后的变化进行了深入分析,对ESA方法的孤岛检测有效性及抗扰动性进行了仿真及实验验证。实验结果表明,ESA方法在分布式发电单元与本地并联谐振负载间存在功率匹配,传统过/欠电压、过/欠频率方法落入盲区内时仍可有效识别孤岛,检测需时远小于IEEE 1547-2003标准所规定的时间,且不易受系统暂态过程影响;同时,由于没有向系统中加入扰动信号,不会对电能质量产生影响。     

一种无谐波检测的三相并网逆变器谐波灵活控制方法

为了简化三相并网逆变器的谐波补偿控制,同时提高并网逆变器对电网背景谐波电压的抗干扰性能,提出一种无谐波检测的三相并网逆变器谐波灵活控制方法,该方法将本地谐波补偿和抗电网背景谐波电压扰动在三相并网逆变器控制中予以统一考虑。所提控制方法可根据控制目标的不同,在谐波抑制和谐波补偿两种模式下灵活切换。谐波补偿模式,在不需要进行谐波电流检测的前提下,可实现对本地负载谐波电流的有效补偿,简化了谐波补偿时并网逆变器的控制操作;谐波抑制模式,可抑制电网背景谐波电压对逆变器输出电流的负面影响,从而提高并网逆变器的抗干扰能力。通过对同步旋转坐标系下控制器到静止坐标系的等效变换,建立了整个控制系统在静止坐标系的频域模型,分析了系统的频域跟踪特性和稳定性。仿真与实验结果证明了所提方法的有效性。     

正弦跟踪器在谐波电流检测中的应用

基于最小均方算法的自适应电流检测法具有实现简单,自适应强等优点,但算法本身幅值与相角存在非线性耦合关系,不利于准确跟踪畸变电流基波分量。这里研究了一种正弦跟踪的电流检测算法,通过将变量旋转变换消除了上述问题,既能保证谐波检测过程中具有较快的动态响应速度,又可保证具有较小的稳态失调,同时可用于三相、单相、多谐波和不对称的负载电流谐波检测中。实验结果验证了该算法的有效性。