本發(fā)明屬于儲(chǔ)能逆變器，特別涉及一種新型光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)并離網(wǎng)無(wú)感切換方法。

背景技術(shù)：

1、目前，環(huán)境和能源依舊是全球關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題，基于此，近些年新能源技術(shù)得到大力發(fā)展，而技術(shù)發(fā)展的同時(shí)面臨更多的挑戰(zhàn)與技術(shù)要求，其中包括光伏儲(chǔ)能技術(shù)。隨著光伏發(fā)電的不斷擴(kuò)展，用戶對(duì)于光伏發(fā)電的需求不再局限于并網(wǎng)，更多的將目光轉(zhuǎn)向儲(chǔ)能，因此對(duì)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的并離網(wǎng)要求有所提高，希望能夠?qū)崿F(xiàn)毫秒級(jí)的并離網(wǎng)切換，如此才能保證關(guān)鍵負(fù)載不會(huì)因?yàn)榇箅娋W(wǎng)非計(jì)劃性故障或者其他可能導(dǎo)致脫離電網(wǎng)的故障而停機(jī)。

2、關(guān)于光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)并離網(wǎng)切換方案更多的都是基于對(duì)電網(wǎng)電壓幅值故障、電網(wǎng)電壓頻率故障或者電網(wǎng)電壓過(guò)零點(diǎn)丟失故障的檢測(cè)，判斷是否切換到離網(wǎng)模式，這意味著從電網(wǎng)實(shí)際丟失到檢測(cè)到該故障至少需要一個(gè)工頻周期，以50hz工頻為例，即需要至少20ms，在此過(guò)程不包括網(wǎng)側(cè)繼電器脫開(kāi)動(dòng)作時(shí)間和離網(wǎng)發(fā)波的時(shí)間，如此看來(lái)，這類并離網(wǎng)切換方案至少需要20ms以上的時(shí)間才能完成，時(shí)間上可能達(dá)不到并離網(wǎng)無(wú)感切換的要求，用戶體驗(yàn)感有所欠缺。

3、現(xiàn)有的光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)并離網(wǎng)切換方案一部分因?yàn)榇嬖陔娋W(wǎng)故障檢測(cè)周期長(zhǎng)，不能實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的并離網(wǎng)切換，如此可能會(huì)導(dǎo)致用戶側(cè)重要負(fù)載掉電停機(jī)，影響用戶的產(chǎn)品使用感，另一部分雖然可以實(shí)現(xiàn)ms級(jí)的切換，但更多的是根據(jù)電網(wǎng)電壓幅值變化來(lái)判斷是否發(fā)生電網(wǎng)故障，這類方法在低穿工況下容易誤切換離網(wǎng)模式，電網(wǎng)丟失檢測(cè)的準(zhǔn)確度較低。

4、低穿工況指的是低電壓穿越工況，在該工況下，要求光伏發(fā)電系統(tǒng)的端電壓降低到一定值的情況時(shí)不脫離電網(wǎng)而繼續(xù)維持運(yùn)行，甚至還可為系統(tǒng)提供一定無(wú)功以幫助系統(tǒng)恢復(fù)電壓的能力。如附圖1所示，在進(jìn)入低穿工況的時(shí)刻，電網(wǎng)電壓也是有一定畸變的，此時(shí)電網(wǎng)電壓的幅頻特性一定程度上與并離網(wǎng)切換類似，所以此處需要區(qū)分低穿工況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出一種新型光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)并離網(wǎng)無(wú)感切換方法，克服現(xiàn)有的逆變器并離網(wǎng)模式轉(zhuǎn)換方法存在電網(wǎng)故障檢測(cè)慢的問(wèn)題，將并離網(wǎng)切換時(shí)間控制在10ms以內(nèi)，如此能夠?qū)崿F(xiàn)并離網(wǎng)無(wú)感切換，此外能夠降低低穿工況下，誤切換離網(wǎng)模式的可能性，提高并離網(wǎng)切換的準(zhǔn)確度，解決了上述問(wèn)題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、一種新型光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)并離網(wǎng)無(wú)感切換方法，包括以下步驟：

4、s1、在并網(wǎng)模式下，對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，得到電網(wǎng)電壓實(shí)時(shí)采樣值并保存；

5、s2、計(jì)算電網(wǎng)電壓有效值并實(shí)時(shí)保存更新；

6、s3、對(duì)電網(wǎng)電壓實(shí)時(shí)采樣值進(jìn)行離散傅里葉變換，并觀測(cè)各個(gè)頻率點(diǎn)幅值是否正常；

7、s4、當(dāng)觀測(cè)到電網(wǎng)電壓某個(gè)頻率點(diǎn)幅值異常后，進(jìn)入電網(wǎng)丟失檢測(cè)邏輯，并將判定電網(wǎng)電壓異常前一個(gè)工頻周期的有效值保存；

8、s5、根據(jù)判定電網(wǎng)電壓異常前一個(gè)工頻周期的電網(wǎng)電壓有效值和當(dāng)前鎖相環(huán)鎖相角度構(gòu)造電網(wǎng)電壓期望值；

9、s6、將當(dāng)前電網(wǎng)電壓實(shí)時(shí)采樣值與步驟s5中構(gòu)造的電網(wǎng)電壓期望值進(jìn)行比較，若兩者無(wú)固定比例關(guān)系且持續(xù)時(shí)間達(dá)設(shè)定閾值，則判定電網(wǎng)丟失，并切換至離網(wǎng)模式，否則，繼續(xù)工作在并網(wǎng)模式下。

10、通過(guò)上述技術(shù)方案，并離網(wǎng)無(wú)感切換的標(biāo)準(zhǔn)是從電網(wǎng)丟失到系統(tǒng)切換到離網(wǎng)模式的時(shí)間小于10ms；本發(fā)明通過(guò)步驟s1-s6的方案，實(shí)現(xiàn)了這種并離網(wǎng)切換方案的時(shí)間小于10ms。

11、可選的，步驟s2中，根據(jù)電網(wǎng)電壓實(shí)時(shí)采樣值和電網(wǎng)電壓過(guò)零點(diǎn)中斷計(jì)算電網(wǎng)電壓有效值，電網(wǎng)電壓有效值的更新周期對(duì)應(yīng)工頻周期，其中，電網(wǎng)電壓有效值的計(jì)算公式如下所示：

12、

13、vgrid_rms：電網(wǎng)電壓有效值；

14、vgrid_n：第n個(gè)采樣點(diǎn)的電網(wǎng)電壓實(shí)時(shí)采樣值；

15、n：一個(gè)電網(wǎng)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)。

16、可選的，步驟s3中，選擇對(duì)電網(wǎng)電壓以滑動(dòng)窗口的形式進(jìn)行離散傅里葉變換，滑動(dòng)窗口的時(shí)間步長(zhǎng)為1ms，其中，滑動(dòng)窗口針對(duì)的是進(jìn)行離散傅里葉變換的輸入信號(hào)，即電網(wǎng)電壓實(shí)時(shí)采樣值。

17、通過(guò)上述技術(shù)方案，進(jìn)行離散傅里葉變換的目的是獲取電網(wǎng)電壓的幅頻特性圖。

18、可選的，步驟s3中，傅里葉變換的分辨率計(jì)算公式如下：

19、δf＝fsample/n；

20、其中，δf代表分辨率，fsample代表采樣頻率，n代表窗口信號(hào)長(zhǎng)度；

21、對(duì)于工頻周期的交流信號(hào)而言，一個(gè)工頻周期內(nèi)能采到的信號(hào)長(zhǎng)度n1取決于采樣頻率與工頻；

22、n1＝fsample/f0；

23、其中，f0代表工頻；

24、對(duì)于交流信號(hào)的離散傅里葉變換，取窗口的時(shí)間長(zhǎng)度為交流周期的整數(shù)倍，所以此處窗口信號(hào)長(zhǎng)度n與一個(gè)工頻周期內(nèi)能采到的信號(hào)長(zhǎng)度n1之間的關(guān)系為：

25、n＝k*n1；

26、其中，k正整數(shù)；

27、δf＝f0/k；

28、本發(fā)明中k取5，分辨率δf＝10hz。

29、通過(guò)上述技術(shù)方案，計(jì)算傅里葉變換的分辨率的目的是為了得到電網(wǎng)電壓幅頻圖的頻率點(diǎn)，從而選擇合適的窗口信號(hào)長(zhǎng)度，即：上一步的滑動(dòng)窗口長(zhǎng)度。

30、可選的，步驟s3中，離散傅里葉變換的計(jì)算公式如下所示：

31、

32、x[n]：第n個(gè)采樣點(diǎn)的采樣值；

33、x[m]：第m個(gè)頻率點(diǎn)的振幅；(0≤m≤n-1)

34、n：一次離散傅里葉變換的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，即上述所說(shuō)窗口信號(hào)長(zhǎng)度；

35、j：虛部表征；

36、e：自然數(shù)。

37、可選的，步驟s4中，當(dāng)觀測(cè)到電網(wǎng)電壓對(duì)應(yīng)頻率點(diǎn)變化不符合設(shè)定閾值時(shí)，初步判定電網(wǎng)電壓異常，并進(jìn)入電網(wǎng)丟失檢測(cè)邏輯；其中，步驟s4中的設(shè)定閾值包括直流分量閾值和除50hz以外頻率點(diǎn)的振幅之和閾值，直流分量閾值設(shè)定為0.2，除50hz以外頻率點(diǎn)的振幅之和閾值設(shè)定為0.1。

38、可選的，步驟s5中，電網(wǎng)電壓期望值的計(jì)算公式如下所示：

39、vgrid_expected＝vgrid_rmssin(2πft+θ)；

40、vgrid_rms：電網(wǎng)電壓有效值；

41、θ：當(dāng)前鎖相環(huán)鎖相角度；

42、f：工頻周期，50hz；

43、t：時(shí)間。

44、可選的，步驟s6中，設(shè)定閾值為5ms，對(duì)于50hz工頻周期的交流信號(hào)而言，即1/4個(gè)工頻周期。

45、采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果是：

46、本發(fā)明提出的一種新型光儲(chǔ)逆變系統(tǒng)并離網(wǎng)無(wú)感切換方法，主要針對(duì)電網(wǎng)丟失時(shí)，系統(tǒng)由并網(wǎng)向離網(wǎng)能否做到無(wú)感切換的問(wèn)題，首先采用離散傅里葉變換，從幅頻特性上快速識(shí)別電網(wǎng)異常點(diǎn)，然后根據(jù)構(gòu)造的電網(wǎng)電壓期望值判斷電網(wǎng)異常點(diǎn)處發(fā)生的是電網(wǎng)丟失故障還是低穿，判斷時(shí)間控制在1/4工頻周期，所以一方面本發(fā)明能夠?qū)⒉㈦x網(wǎng)切換時(shí)間控制在7ms左右，克服現(xiàn)有的逆變器并離網(wǎng)模式轉(zhuǎn)換方法存在電網(wǎng)故障檢測(cè)慢的問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)并離網(wǎng)無(wú)感切換，滿足用戶側(cè)重要負(fù)載在大電網(wǎng)故障時(shí)依舊可以穩(wěn)定運(yùn)行的要求；另一方面本發(fā)明還能兼容低穿工況，可以做到低穿工況下不會(huì)誤切換離網(wǎng)模式，提高并離網(wǎng)切換的準(zhǔn)確度。

47、本發(fā)明采用滑動(dòng)窗口的離散傅里葉變換，從幅頻特性上快速有效地發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)電壓異常點(diǎn)；利用了鎖相環(huán)的慣性作用，即發(fā)生電網(wǎng)丟失時(shí)，因?yàn)殒i相環(huán)環(huán)路慣性，在幾個(gè)ms內(nèi)鎖相輸出的角度仍然能夠保持正常值，結(jié)合電網(wǎng)異常前保存的電網(wǎng)電壓有效值，可以構(gòu)造出合理的電網(wǎng)電壓期望值；根據(jù)電網(wǎng)電壓實(shí)時(shí)采樣值與電網(wǎng)電壓期望值的比例關(guān)系判斷電網(wǎng)是否丟失，若是二者有固定比例關(guān)系，則表示不是電網(wǎng)丟失，而是進(jìn)入電壓穿越，電網(wǎng)電壓幅值發(fā)生了變化，否則表示電網(wǎng)電壓丟失，并網(wǎng)口電網(wǎng)電壓采樣值發(fā)生畸變；從發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)電壓異常需要1ms的滑動(dòng)窗口，到判定電網(wǎng)丟失穩(wěn)定閾值5ms，包括切換至離網(wǎng)模式穩(wěn)定發(fā)波，整個(gè)過(guò)程僅需要7ms左右，能夠做到并離網(wǎng)無(wú)感切換。