專利名稱：一種基于幅值變化無功電流擾動(dòng)的孤島檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于并網(wǎng)逆變器防止非計(jì)劃性孤島效應(yīng)發(fā)生的檢測(cè)裝置，具體地說是一種基于幅值變化的無功電流擾動(dòng)的孤島檢測(cè)效應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
孤島效應(yīng)是當(dāng)電網(wǎng)失壓時(shí)，并網(wǎng)逆變器仍保持對(duì)失壓電網(wǎng)中的某一部分線路持續(xù)供電的狀態(tài)。孤島效應(yīng)可分為非計(jì)劃性孤島效應(yīng)和計(jì)劃性孤島效應(yīng)。非計(jì)劃性孤島效應(yīng)是非計(jì)劃、不受控地發(fā)生孤島效應(yīng)，而計(jì)劃性孤島效應(yīng)則是按預(yù)先配置的控制策略，有計(jì)劃地發(fā)生孤島效應(yīng)。當(dāng)非計(jì)劃性孤島效應(yīng)發(fā)生時(shí)，由于系統(tǒng)供電狀態(tài)未知，將造成以下不利影響I.可能危及電網(wǎng)線路維護(hù)人員和用戶的生命安全；2.干擾電網(wǎng)的正常合閘；3.電網(wǎng)不能控制孤島中的電壓和頻率，從而損壞配電設(shè)備和用戶設(shè)備。因此，并網(wǎng)逆變器必須具備快速監(jiān)測(cè)非計(jì)劃性孤島且立即斷開與電網(wǎng)連接的能力，其防孤島保護(hù)應(yīng)與電網(wǎng)側(cè)線路保護(hù)相配合。并網(wǎng)逆變器的防孤島保護(hù)必須同時(shí)具備主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種，應(yīng)設(shè)置至少各一種主動(dòng)和被動(dòng)防孤島保護(hù)。主動(dòng)防孤島保護(hù)方式主要有頻率偏離、有功功率變動(dòng)、無功功率變動(dòng)、電流脈沖注入引起阻抗變動(dòng)等；被動(dòng)防孤島保護(hù)方式主要有電壓相位跳動(dòng)、3次電壓諧波變動(dòng)、頻率變化率等。此外，并網(wǎng)逆變器的外部(通常在電網(wǎng)側(cè))監(jiān)控和通訊手段也是一種檢測(cè)性能較高的方法，但因其成本高和電網(wǎng)側(cè)安裝等復(fù)雜要求僅僅根據(jù)使用的必要性作為一種可供選擇的方法。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供了一種基于幅值變化的無功電流擾動(dòng)從而適于小型風(fēng)電或光伏并網(wǎng)逆變器的非計(jì)劃性孤島效應(yīng)檢測(cè)裝置，且該裝置無需改變輸出的工作頻率亦不影響輸出電流諧波。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種基于幅值變化的無功電流擾動(dòng)的孤島效應(yīng)檢測(cè)裝置，依次由傳感器、處理控制模塊以及驅(qū)動(dòng)電路連接而成，其特征在于所述處理控制模塊包括用于處理傳感器采集得到反饋信號(hào)的PLL鎖相環(huán)、無功電流信號(hào)發(fā)生器以及數(shù)字處理器，所述傳感器的輸出端與PLL鎖相環(huán)連接，PLL鎖相環(huán)的輸出端分別連向數(shù)字處理器和無功電流信號(hào)發(fā)生器，所述無功電流信號(hào)發(fā)生器的輸出端連向數(shù)字處理器，所述PLL鎖相環(huán)根據(jù)反饋信號(hào)輸出基波參考電流信號(hào)給數(shù)字處理器和無功電流信號(hào)發(fā)生器，所述無功電流信號(hào)發(fā)生器根據(jù)得到的基波參考電流信號(hào)按預(yù)設(shè)程序輸出無功基波電流給數(shù)字處理器，數(shù)字處理器將得到的無功基波電流和基波參考電流信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得出結(jié)論信號(hào)傳輸給驅(qū)動(dòng)電路。所述無功電流信號(hào)發(fā)生器采用MCU芯片。本實(shí)用新型提供的裝置的有益效果為先通過PLL鎖相環(huán)將反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換為基波參考電流信號(hào)，然后再通過無功電流信號(hào)發(fā)生器加入無功基波電流，由數(shù)字處理器進(jìn)行邏輯運(yùn)算從而能夠?qū)⒔Y(jié)論信號(hào)傳遞給驅(qū)動(dòng)電路，由于整個(gè)裝置注入的無功基波電流的幅度較小，基本上不影響逆變器開關(guān)器件由于的額定電流值選型。
圖I本實(shí)用新型并網(wǎng)逆變器的主電路示意框圖；圖2本實(shí)用新型原理示意框圖。
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型所依據(jù)的工作原理參見圖I、圖2，通過特定儀器合成后的電流參考信號(hào)經(jīng)逆變器閉環(huán)控制輸出后將在輸出端負(fù)載上形成電壓，而無功電流的幅度變化將造成公共連接點(diǎn)的電壓幅值產(chǎn)生一定的低壓變化，則通過檢測(cè)該點(diǎn)電壓的幅值變化并判定其變化趨勢(shì)于預(yù)期一致則為檢測(cè)出無計(jì)劃性孤島效應(yīng)，并立刻發(fā)出保護(hù)動(dòng)作信號(hào)以采取措施。根據(jù)上面所提到的工作原理，本實(shí)用新型提供了一種基于幅值變化的無功電流擾動(dòng)的孤島效應(yīng)檢測(cè)裝置，依次由傳感器、處理控制模塊以及驅(qū)動(dòng)電路連接而成，處理控制模塊包括用于處理傳感器采集得到反饋信號(hào)的PLL鎖相環(huán)、無功電流信號(hào)發(fā)生器以及數(shù)字處理器，傳感器的輸出端與PLL鎖相環(huán)連接，PLL鎖相環(huán)的輸出端分別連向數(shù)字處理器和無功電流信號(hào)發(fā)生器，無功電流信號(hào)發(fā)生器的輸出端連向數(shù)字處理器，PLL鎖相環(huán)根據(jù)反饋信號(hào)輸出基波參考電流信號(hào)給數(shù)字處理器和無功電流信號(hào)發(fā)生器，無功電流信號(hào)發(fā)生器根據(jù)得到的基波參考電流信號(hào)按預(yù)設(shè)程序輸出無功基波電流給數(shù)字處理器，數(shù)字處理器將得到的無功基波電流和基波參考電流信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得出結(jié)論信號(hào)傳輸給驅(qū)動(dòng)電路。為了具體描述上面提供的裝置，具體的實(shí)施例如下實(shí)施例I一種基于幅值變化的無功電流擾動(dòng)的孤島效應(yīng)檢測(cè)方法的裝置，依次由傳感器、處理控制模塊以及驅(qū)動(dòng)電路(PWM)連接而成，處理控制模塊包括用于處理傳感器采集得到反饋信號(hào)的PLL鎖相環(huán)、無功電流信號(hào)發(fā)生器以及數(shù)字處理器，PLL鎖相環(huán)具體是PhaseLocked Loop，無功電流信號(hào)發(fā)生器也是采用MCU芯片來實(shí)現(xiàn)，數(shù)字處理器可選用美國(guó)微芯公司Microchip生產(chǎn)的型號(hào)為dsPIC30F4011數(shù)字處理器，傳感器的輸出端與PLL鎖相環(huán)連接，PLL鎖相環(huán)的輸出端分別連向數(shù)字處理器和無功電流信號(hào)發(fā)生器，無功電流信號(hào)發(fā)生器的輸出端連向數(shù)字處理器，PLL鎖相環(huán)根據(jù)反饋信號(hào)輸出基波參考電流信號(hào)給數(shù)字處理器和無功電流信號(hào)發(fā)生器，無功電流信號(hào)發(fā)生器根據(jù)得到的基波參考電流信號(hào)按預(yù)設(shè)程序輸出無功基波電流給數(shù)字處理器，數(shù)字處理器將得到的無功基波電流和基波參考電流信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得出結(jié)論信號(hào)傳輸給驅(qū)動(dòng)電路，立刻發(fā)出保護(hù)動(dòng)作信號(hào)以采取措施。按照上面提到的工作原理參見圖I、圖2，本實(shí)用新型提供了一種基于幅值變化的無功電流擾動(dòng)的孤島效應(yīng)檢測(cè)方法步驟I :基于前級(jí)控制輸出的基波參考電流信號(hào)對(duì)應(yīng)生成90度相位超前或滯后的無功基波電流，該電流幅值與基波參考電流的幅值成一定比例；步驟2 :該無功基波電流每個(gè)工頻周期進(jìn)行一次幅度變化，即2a% -> la% -> 0%-> 2a% -> la% -> 0%的往復(fù)周期性變化，無功基波電流變化幅度應(yīng)小于基波參考電流的25% ；[0022]步驟3 :無功基波電流經(jīng)并網(wǎng)逆變器閉環(huán)控制輸出后將在輸出端負(fù)載上形成電壓，而無功基波電流的幅度變化將造成公共連接點(diǎn)的電壓幅值產(chǎn)生一定的低壓變化，當(dāng)電網(wǎng)正常連接工作的情況下，公共耦合點(diǎn)的電壓將保持同電網(wǎng)電壓一致并不受到注入的小幅度無功基波電流的影響；當(dāng)電網(wǎng)電壓失去之后，即使在并網(wǎng)逆變器的負(fù)載功率和電網(wǎng)電壓失去前并網(wǎng)逆變器的輸出功率相匹配的情況下，幅值變化的無功基波電流將改變公共連接點(diǎn)的電壓幅值和相位，通過監(jiān)測(cè)公共連接點(diǎn)電壓幅值的增減變化規(guī)律是否與無功基波電流的幅值變化規(guī)律一致來判斷孤島效應(yīng)的發(fā)生，并立刻發(fā)出保護(hù)動(dòng)作信號(hào)以采取措施。其中無功基波電流的幅度變化時(shí)刻應(yīng)安排在其自身信號(hào)的過零點(diǎn)，以保證合成輸出電流不產(chǎn)生諧波和反復(fù)的相位跳變。為了進(jìn)一步說明具體實(shí)際工作上所需要，則引入具體實(shí)施例實(shí)施例2本發(fā)明提供的一種基于幅值變化的無功電流擾動(dòng)的孤島效應(yīng)檢測(cè)方法步驟I :基于前級(jí)控制輸出的基波參考電流信號(hào)對(duì)應(yīng)生成90度相位超前或滯后的無功基波電流，該電流幅值與基波參考電流的幅值成一定比例；步驟2 :該無功基波電流每個(gè)工頻周期進(jìn)行一次幅度變化，即20% -> 10% -> 0%-> 20% -> 10% -> 0%的往復(fù)周期性變化，無功基波電流變化幅度應(yīng)小于基波參考電流的25% ；步驟3 :無功基波電流經(jīng)并網(wǎng)逆變器閉環(huán)控制輸出后將在輸出端負(fù)載上形成電壓，而無功基波電流的幅度變化將造成公共連接點(diǎn)的電壓幅值產(chǎn)生一定的低壓變化，當(dāng)電網(wǎng)正常連接工作的情況下，公共耦合點(diǎn)的電壓將保持同電網(wǎng)電壓一致并不受到注入的小幅度無功基波電流的影響；當(dāng)電網(wǎng)電壓失去之后，即使在并網(wǎng)逆變器的負(fù)載功率和電網(wǎng)電壓失去前并網(wǎng)逆變器的輸出功率相匹配的情況下，幅值變化的無功基波電流將改變公共連接點(diǎn)的電壓幅值和相位，通過監(jiān)測(cè)公共連接點(diǎn)電壓幅值的增減變化規(guī)律是否與無功基波電流的幅值變化規(guī)律一致來判斷孤島效應(yīng)的發(fā)生，并立刻發(fā)出保護(hù)動(dòng)作信號(hào)以采取措施。實(shí)施例3本發(fā)明提供的一種基于幅值變化的無功電流擾動(dòng)的孤島效應(yīng)檢測(cè)方法步驟I :基于前級(jí)控制輸出的基波參考電流信號(hào)對(duì)應(yīng)生成90度相位超前或滯后的無功基波電流，該電流幅值與基波參考電流的幅值成一定比例；步驟2 :該無功基波電流每個(gè)工頻周期進(jìn)行一次幅度變化，S卩10% -> 5% -> 0%-> 10% -> 5% -> 0%的往復(fù)周期性變化，無功基波電流變化幅度應(yīng)小于基波參考電流的25% ；步驟3 :無功基波電流經(jīng)并網(wǎng)逆變器閉環(huán)控制輸出后將在輸出端負(fù)載上形成電壓，而無功基波電流的幅度變化將造成公共連接點(diǎn)的電壓幅值產(chǎn)生一定的低壓變化，當(dāng)電網(wǎng)正常連接工作的情況下，公共耦合點(diǎn)的電壓將保持同電網(wǎng)電壓一致并不受到注入的小幅度無功基波電流的影響；當(dāng)電網(wǎng)電壓失去之后，即使在并網(wǎng)逆變器的負(fù)載功率和電網(wǎng)電壓失去前并網(wǎng)逆變器的輸出功率相匹配的情況下，幅值變化的無功基波電流將改變公共連接點(diǎn)的電壓幅值和相位，通過監(jiān)測(cè)公共連接點(diǎn)電壓幅值的增減變化規(guī)律是否與無功基波電流的幅值變化規(guī)律一致來判斷孤島效應(yīng)的發(fā)生，并立刻發(fā)出保護(hù)動(dòng)作信號(hào)以采取措施。
權(quán)利要求1.一種基于幅值變化無功電流擾動(dòng)的孤島檢測(cè)裝置，依次由傳感器、處理控制模塊以及驅(qū)動(dòng)電路連接而成，其特征在于所述處理控制模塊包括用于處理傳感器采集得到反饋信號(hào)的PLL鎖相環(huán)、無功電流信號(hào)發(fā)生器以及數(shù)字處理器，所述傳感器的輸出端與PLL鎖相環(huán)連接，PLL鎖相環(huán)的輸出端分別連向數(shù)字處理器和無功電流信號(hào)發(fā)生器，所述無功電流信號(hào)發(fā)生器的輸出端連向數(shù)字處理器，所述PLL鎖相環(huán)根據(jù)反饋信號(hào)輸出基波參考電流信號(hào)給數(shù)字處理器和無功電流信號(hào)發(fā)生器，所述無功電流信號(hào)發(fā)生器根據(jù)得到的基波參考電流信號(hào)按預(yù)設(shè)程序輸出無功基波電流給數(shù)字處理器，數(shù)字處理器將得到的無功基波電流和基波參考電流信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得出結(jié)論信號(hào)傳輸給驅(qū)動(dòng)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種基于幅值變化無功電流擾動(dòng)的孤島檢測(cè)裝置，其特征在于所述無功電流信號(hào)發(fā)生器采用MCU芯片。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種基于幅值變化的無功電流擾動(dòng)從而適于小型風(fēng)電或光伏并網(wǎng)逆變器的非計(jì)劃性孤島效應(yīng)檢測(cè)裝置，且該裝置無需改變輸出的工作頻率亦不影響輸出電流諧波，其裝置依次由傳感器、處理控制模塊以及驅(qū)動(dòng)電路連接而成，本裝置先通過PLL鎖相環(huán)將反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換為基波參考電流信號(hào)，然后再通過無功電流信號(hào)發(fā)生器加入無功基波電流，由數(shù)字處理器進(jìn)行邏輯運(yùn)算從而能夠?qū)⒔Y(jié)論信號(hào)傳遞給驅(qū)動(dòng)電路，由于整個(gè)裝置注入的無功基波電流的幅度較小，基本上不影響逆變器開關(guān)器件由于的額定電流值選型。
文檔編號(hào)G01R31/00GK202486245SQ20122012620
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者彭景生 申請(qǐng)人:浙江特雷斯電子科技有限公司