一种基于模糊控制的自适应相位偏移孤岛检测方法技术

一种基于模糊控制的自适应相位偏移孤岛检测方法，包括以下步骤：（1）实时测量PCC点电压的频率并判断是否达到设定的频率保护阈值，若达到则启动孤岛保护，否则进入（2）；（2）对电网频率进行采样取平均值，对输出电流施加相位扰动，此时令k1=0；（3）实时监测PCC点电压频率与电网频率偏差量的大小及其变化率，根据大小模糊整定正反馈参数k1；（4）若PCC点电压频率偏差值超出频率偏差阈值时，对模糊控制器的量化因子和比例因子进行自适应在线调整；否则返回（3）；（5）每周期的频率偏差量都叠加到下一周的PCC点频率上，返回（1）。本发明专利技术速度快、兼顾参数选取和系统输出电能质量、无盲区、低畸变。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，包括以下步骤：（1）实时测量PCC点电压的频率并判断是否达到设定的频率保护阈值，若达到则启动孤岛保护，否则进入（2）；（2）对电网频率进行采样取平均值，对输出电流施加相位扰动，此时令k1=0；（3）实时监测PCC点电压频率与电网频率偏差量的大小及其变化率，根据大小模糊整定正反馈参数k1；（4）若PCC点电压频率偏差值超出频率偏差阈值时，对模糊控制器的量化因子和比例因子进行自适应在线调整；否则返回（3）；（5）每周期的频率偏差量都叠加到下一周的PCC点频率上，返回（1）。本专利技术速度快、兼顾参数选取和系统输出电能质量、无盲区、低畸变。【专利说明】
本专利技术涉及光伏并网发电系统的保护与控制领域，涉及一种光伏并网发电系统的孤岛检测方法，涉及一种速度快、无盲区、低畸变的模糊自适应相位偏移孤岛检测算法。
技术介绍
近年来，开发和利用新能源是世界各国共同关注的重大课题。太阳能因其清洁、可再生、分布广泛、应用灵活等特点而被公认为未来理想的替代能源之一。光伏并网发电作为太阳能的重要利用形式有望在不久的将来实现平价上网而最具市场化规模和应用前景。随着越来越多的光伏并网发电系统接入电网，电网以及光伏并网发电系统自身的安全运行面临新的挑战。当电网由于故障或事故断开时，用户端的光伏并网发电系统若未能及时的检测出断电状态而将自身切离市电网络，持续向周围负载供电，形成由本地负载和光伏并网发电系统组成的自给供电孤岛。孤岛现象一旦发生，可能会危及电力维修人员的人身安全、造成用电设备的过/欠压和过/欠频以及三相负载的缺相运行、引起电网的误跳闸、影响配电系统保护开关的动作顺序等。因此，国际国内标准如UL1741、IEEE Std. 929、光伏系统并网技术要求（GB/T19939-2005)等都明确要求光伏并网发电系统必须具备孤岛检测的功能。现有的光伏并网发电系统的孤岛检测方法通常分为两大类：有源法和无源法。无源法是通过检测逆变器输出端电量(如电压幅值、频率、相位、谐波等）的变化来判断是否发生孤岛，存在门槛值难以设定，检测盲区大等缺点，而且当逆变器输出功率与负载所需功率匹配时单纯依靠无源法容 漏检，因此必须要引入有源法。主动相位偏移法以其实现容易、检测效率高、盲区小、不受多逆变器并联的影响而成为应用较为广泛的一种有源检测法。传统的相位偏移法如滑模频率漂移法和自动相位偏移法都是将并网逆变器输出电流的相位定义为前一周期公共点耦合点（PCC)电压频率与电网频率偏差的函数，使得PCC点电压和电流存在一定的相位差，以期电网断开后PCC点电压频率偏离正常范围而检测出孤岛。电网断开后，由于本地负载的特性是随机的、未知的，为了避免出现孤岛检测盲区，通常配置固定且较大的相位偏差参数，这就使得正常并网时相位偏移法因受检测误差、电路噪声以及电网频率波动的影响而降低系统输出电能的质量。因此，在保证电网断开后系统能够快速有效地检测出孤岛的同时，最大限度地减小主动相位偏移法本身对光伏并网发电系统输出电能质量的不良影响具有十分重要的现实意义和工程应用价值。
技术实现思路
为了克服已有光伏并网发电系统的孤岛检测方法的速度慢、无法兼顾参数选取与系统输出电能质量的不足，本专利技术提供一种速度快、兼顾参数选取和系统输出电能质量、无盲区、低畸变的基于模糊控制的自适应相位偏移孤岛检测方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：，构造逆变器输出电流与PCC点电压的相位差为Ic1 X (fpcc-fg) +k2 X Θ ^，式中，fpcc为PCC点电压频率，fg为电网额定频率，θ ^为初始相位扰动量，ki为正反馈系数，k2为初始扰动量的系数,所述基于模糊控制的自适应相位偏移孤岛检测方法，包括如下步骤：(I)实时测量PCC点电压的频率并判断是否达到设定的频率保护阈值，若达到则启动孤岛保护，否则进入步骤（2)；(2)对电网频率进行采样，取η个周期的平均值，η为整数且η≤10，读取PCC点电压频率，对输出电流施加相位扰动，此时令Ic1=O, Θ ^为一较小的正值并且相邻周期间歇性周期添加；(3)实时监测PCC点电压频率与电网频率偏差量的大小及其变化率，根据频差变化量和频差变化率的大小模糊整定正反馈参数h；(4)若PCC点电压频率偏差值超出频率偏差阈值时，对模糊控制器的量化因子和比例因子进行自适应在线调整；若PCC点电压频率偏差值未超出频率偏差阈值则返回步骤(3)；(5)在扰动的过程中，每周期的频率偏差量都叠加到下一周的PCC点频率上，返回步骤（I)。进一步，所述的PCC点电压频率fp。。为系统通过过零检测模块和软件锁相程序实时测量得到，并与过/欠频设置的门槛值相比较，若超出则关闭系统的输出，否则向逆变器输出电流施加相位扰动。所述的电网额定频率fg为系统启动后采集η个周期的电网频率并取其平均值。所述的初始扰动量Θ O为相邻周期间歇性周期添加参量,所述的初始扰动量Qtl (O< θ ο≤I)为一较小的正值，O < Θ。≤I。所述的系数k2为初始扰动量Qtl的扰动方向给定，系数匕配置如下：若fpcc-fg ^ 0，则 k2=l ;若 fpcc;-fg〈0，则 k2=_l。所述的频率保护阈值为各国并网标准所规定的电网断开后允许的最大频率偏差范围；更进一步，所述的模糊整定正反馈参数Ic1表示不同特性的本地负载在固定扰动作用下的频率偏移量，电网断开后PCC点电压频率变化量和偏差变化率越小则反馈参数Ii1应越大；所述的本地负载是参照IEEE孤岛测试标准所采用的RLC并联负载，其品质因数定义为 Qf=RX sqrt (C/L)。再进一步，所述的在线自适应调整模糊控制器的量化因子和比例因子是按下式实现的：ki = Iii · ,其中，a (t) = Δ θ (t_l) / θ Q,式中，Iii为模糊控制器输入量的量化因子ke、ke。和输出控制量的比例因子ku，a (t)为伸缩因子，Λ Θ (t-1)为前t-1周期电压相角的增量。本专利技术的有益效果主要表现在：（1)速度快。由于本专利技术在PCC点频率超过±0. 2Hz时动态调整模糊控制器的量化因子和比例因子，从而能够加大正反馈力度，加速PCC点电压频率的偏移，相对固定反馈参数下的孤岛检测时间更短；(2)无盲区。电网断开后，本专利技术能够根据PCC点频率的变化情况自整定正反馈参数，其检测性能不受负载特性的制约，理论上对于任意负载均能快速有效地检测出孤岛，实现无盲区检测；(3)低畸变。正常并网时，本专利技术反馈参数等于零或很小，规避了传统相位偏移法因检测误差、电路噪声以及电网频率波动等因素对系统输出电流畸变率的叠加作用，最大限度地减小了检测方法本身对输出电能质量的不良影响；【专利附图】【附图说明】图I为单相光伏并网逆变系统结构图。图2为逆变器输出电流控制框图。图3为模糊控制框图。图4为孤岛检测程序流程图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图I~图4，，构造逆变器输出电流与PCC点电压的相位差为Ii1 X (fpcc-fg) +k2X θ0，式中，fpcc为PCC点电压频率，fg为电网额定频率，θ0为初始相位扰动量，Ii1为正反馈系数，k2为初始扰动量的系数；所述基于模糊控制的自适应相位偏移孤岛检测方法，包括如下步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胥芳，吴芳德，谭大鹏，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：