專利名稱：一種三相并網(wǎng)逆變器的單相孤島的檢測方法、設(shè)備和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種三相并網(wǎng)逆變器的單相孤島的檢測方法、設(shè)備和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，隨著世界能源的緊缺，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的應(yīng)用越來越廣泛。無論是風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電，均需要將風(fēng)機和光伏組件產(chǎn)生的電能饋送給交流電網(wǎng)。由于風(fēng)機和光伏組件產(chǎn)生的電能是直流，因此反饋給交流電網(wǎng)時，需要應(yīng)用并網(wǎng)逆變器將直流逆變?yōu)榻涣麟娨院箴佀徒o交流電網(wǎng)。參見圖1，該圖為現(xiàn)有技術(shù)中的一種三相并網(wǎng)逆變器的工作示意圖。交流電網(wǎng)側(cè)包括電網(wǎng)I (A、B和C三相)和電網(wǎng)側(cè)開關(guān)KKl ;在C相上掛接單相負載3 (等效為RLC負載，包括電阻R、電感L和電容C);單相負載3為本地負載。三相并網(wǎng)逆變器側(cè)包括逆變器7、逆變器側(cè)開關(guān)KK2和逆變器控制器6 ；直流側(cè)包括濾波電容和電池板BAT,電池板BAT代表風(fēng)力發(fā)電或者光伏發(fā)電發(fā)出的電能。逆變器7的工作原理是，將直流側(cè)產(chǎn)生的直流電逆變?yōu)榻涣麟姾箴佀徒o交流電網(wǎng)側(cè)。逆變器7向電網(wǎng)I饋電時，KKl和KK2均閉合，逆變器7將右側(cè)的直流電逆變成交流電后饋送給電網(wǎng)I。單相負載3由逆變器7與電網(wǎng)I共同供電，如果逆變器C相輸出功率與單相負載3消耗功率大小相等,此時交流電網(wǎng)側(cè)不給負載供電。單相負載3工作時，逆變器7與電網(wǎng)I共同給負載供電，KKl閉合，KK2閉合。但是，逆變器7實際并網(wǎng)工作過程中，電網(wǎng)I可能突然對負載停止供電。因為負載消耗功率與逆變器輸出功率匹配，逆變器7未能及時檢測出電網(wǎng)狀態(tài)的變化，從而使逆變器7與負載形成一個獨立的系統(tǒng)，即孤島。這樣將對檢修以及電網(wǎng)恢復(fù)造成影響。孤島檢測就是能夠及時檢測出電網(wǎng)的單相或者兩相停電的現(xiàn)象，并及時斷開逆變器側(cè)開關(guān)KK2，避免形成孤島，從而減少對電網(wǎng)和檢修人員的危害。下面介紹現(xiàn)有技術(shù)中的三種孤島檢測的方法。第一種:被動的檢測公共耦合點的電壓電流等電參量變化,通過檢測電網(wǎng)電壓的過欠壓、過欠頻實現(xiàn)。但是，當(dāng)負載等效為RLC負載時，發(fā)生孤島后，逆變器所采到的電網(wǎng)電壓及頻率由負載決定。電壓和頻率在逆變器輸出有功功率和無功功率完全匹配的情況下，負載的諧振頻率為50Hz。如果不施加擾動，電壓和頻率與電網(wǎng)斷開前后沒有發(fā)生變化，這樣將不會觸發(fā)過欠壓、過欠頻保護，檢測不出是否形成了孤島。因此，以上的現(xiàn)有技術(shù)在檢測孤島是否發(fā)生時，存在檢測的盲區(qū)。第二種:
主動對逆變器輸出的電壓電流等電參量進行擾動，檢測響應(yīng)情況，判定是否有孤島發(fā)生。例如，對逆變器的輸出電流的頻率進行擾動。斷開電網(wǎng)后，電網(wǎng)的頻率由負載決定。通過改變逆變器輸出電流的頻率，負載上的電壓大小和頻率由逆變器輸出電流疊加到負載阻抗上決定。改變輸出電流的頻率，也就改變了電網(wǎng)電壓采樣的頻率，通過電網(wǎng)電壓的過頻保護或者欠頻保護實現(xiàn)。但是，該方法主要是針對三相電網(wǎng)發(fā)生三相孤島或者單相電網(wǎng)單相逆變器發(fā)生孤島時進行孤島檢測，對三相電網(wǎng)三相逆變器中斷開一相或者兩相并不適用。因為電網(wǎng)的測頻一般是針對某一相進行測量。如果發(fā)生孤島后，斷開的是非測頻相，即使加入電參量的擾動，使頻率偏移到過欠頻的保護點，逆變器也不會保護。第三種:如果電網(wǎng)發(fā)生停電，則通過通訊或者連鎖手段通知逆變器及時脫離電網(wǎng)，以免形成孤島。但是這種方法增加了設(shè)備投入，成本太高，并且通訊有可能存在誤觸發(fā)。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中提供的三相并網(wǎng)逆變器檢測孤島的方法均不能準(zhǔn)確及時地檢測出單相或者兩相孤島的發(fā)生，從而斷開逆變器和負載的連接，從而避免孤島帶來的危害。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種三相并網(wǎng)逆變器的單相孤島的檢測方法、設(shè)備和系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確及時地檢測出孤島的發(fā)生，從而避免孤島帶來的危害。本發(fā)明實施例提供一種三相并網(wǎng)逆變器的單相孤島的檢測方法，包括:計算三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差舛；向逆變器的輸出電流上注入無功電流；計算注入無功電流后的三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差爐2 ；獲取注入無功電流之后的相位差爐2與注入無功電流之前的相位差抖的相位差值Δ爐；判斷所述相位差值Δ爐大于設(shè)定相位閾值時，則判定發(fā)生孤島。本發(fā)明實施例提供一種三相并網(wǎng)逆變器的單相孤島的檢測設(shè)備，包括:第一相位差計算單元、無功電流注入單元、第二相位差計算單元、相位差值獲取單元和孤島判斷單元;所述第一相位差計算單元，用于計算三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差舛；所述無功電流注入單元，用于向逆變器的輸出電流上注入無功電流；所述第二相位差計算單元，用于計算注入無功電流后的三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差爐2;所述相位差值獲取單元，用于獲取注入無功電流之后的相位差供2與注入無功電流之前的相位差舛的相位差值

所述孤島判斷單元，用于判斷所述相位差值Δ供大于設(shè)定相位閾值時，則判定發(fā)生孤島。
本發(fā)明實施例提供一種三相并網(wǎng)逆變器的單相孤島的檢測系統(tǒng)，包括:逆變器、逆變器控制器和電網(wǎng)；所述逆變器控制器，用于計算電網(wǎng)的三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差抖；向逆變器的輸出電流上注入無功電流；計算注入無功電流后的電網(wǎng)的三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差爐2 ;獲取注入無功電流之后的相位差與與注入無功電流之前的相位差科的相位差值Δρ;判斷所述相位差值Δ爐大于設(shè)定相位閾值時，則判定發(fā)生孤島。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例中，在逆變器的輸出電流上注入無功電流。計算注入無功電流前，三相電壓中每兩相電壓之間的相位差爐I，再計算注入無功電流后，三相電壓中每兩相電壓之間的相位差供2，判斷舛和爐2的相位差值Δ爐大于設(shè)定相位閾值時，則判定發(fā)生孤島。本發(fā)明提供的方法可以通過相位差值準(zhǔn)確、有效地判斷出是否發(fā)生孤島，并且由于本發(fā)明對逆變器的輸出電流注入的是無功電流，這樣輸出波形的諧波含量很小，逆變器并網(wǎng)工作時只有極小的無功變化。與現(xiàn)有技術(shù)中的基于頻率或者有功功率的擾動方法相比較，本發(fā)明注入的無功電流不會影響發(fā)電量。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種三相并網(wǎng)逆變器的工作示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的三相并網(wǎng)逆變器的單相孤島的檢測方法實施例一流程圖；圖3是本發(fā)明提供的三相并網(wǎng)逆變器的單相孤島的檢測方法實施例二流程圖；圖4是圖3對應(yīng)的方法的實物實驗波形圖；圖5是圖3對應(yīng)的方法對斷BC相時的實物實驗波形圖；圖6是本發(fā)明實施例提供的三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測設(shè)備實施例一示意圖；圖7是本發(fā)明實施例提供的三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測設(shè)備實施例二示意圖；圖8是實施例提供的三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測設(shè)備實施例三示意圖；圖9是提供的三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測系統(tǒng)實施例一示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例提供了一種三相并網(wǎng)逆變器的單相孤島的檢測方法、設(shè)備及系統(tǒng)，可以在三相并網(wǎng)逆變器工作時及時準(zhǔn)確地判斷單相孤島或者兩相孤島的產(chǎn)生，從而發(fā)出孤島警告，使逆變器及時脫離系統(tǒng)，起到保護作用。為了便于對本發(fā)明實施例技術(shù)方案的充分理解，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。首先，對本發(fā)明實施例提供的三相并網(wǎng)逆變器的單相孤島的檢測方法進行如下說明。該方法包括:計算三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差向逆變器的輸出電流上注入無功電流；計算注入無功電流后的三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差爐2;獲取注入無功電流之后的相位差爐2與注入無功電流之前的相位差糾的相位差值Δρ;判斷所述相位差值△爐大于設(shè)定相位閾值時，則判定發(fā)生孤島。需要說明的是，本發(fā)明的實施例中的逆變器的工作場景以圖1所示為例進行說明。在C相負載等效為RLC負載。以電網(wǎng)的電壓頻率為50Hz為例進行介紹，即負載的諧振頻率為50Hz。本發(fā)明實施例提的方法可以適用于單相孤島檢測和兩相孤島檢測。例如，C相斷開后，逆變器和負載形成孤島?；蛘?，例如，B相和C相均斷開后，逆變器和負載形成孤島。下面結(jié)合具體實施例對這兩種孤島檢測進行具體的介紹。方法實施例一:參見圖2，該圖為本發(fā)明實施例提供的三相并網(wǎng)逆變器的單相孤島的檢測方法實施例一流程圖。S201:計算三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位需要說明的是， 在注入無功電流前，如果沒有孤島產(chǎn)生，則三相電網(wǎng)電壓每兩相之間的相位差是由電網(wǎng)電壓決定的，即相位差是120度(A和B相之間的，B和C相之間的，A和C相之間的)。S202:向逆變器的輸出電流上注入無功電流；本發(fā)明實施例中之所以向逆變器的輸出電流上注入無功電流，是因為:如果逆變器的輸出電流上不注入無功電流，出現(xiàn)孤島時，有可能在負載的某個點上，諧振頻率為50Hz，即與電網(wǎng)電壓的頻率、相位相同。這樣，發(fā)生孤島相的相位在無外界干擾的情況下，可以維持正常運行，并不會觸發(fā)孤島保護，使逆變器脫離系統(tǒng)。本實施例提供的方法在逆變器的輸出電流上疊加了無功電流，這樣負載電壓會隨著逆變器的輸出電流的相位變化而發(fā)生變化。故障相的電壓的相位由負載決定。負載電壓等于逆變器的輸出電流疊加了無功電流后的總的輸出電流乘以負載的阻抗。此時該故障相的電網(wǎng)電壓的采樣點就是發(fā)生孤島后的負載電壓(由于該故障相斷開了，該故障相的電壓與電網(wǎng)電壓已經(jīng)沒有關(guān)系了)，而負載電壓的相位由于注入了無功電流已經(jīng)發(fā)生了變化，從而檢測出故障相的相位與其他非故障相的相位的相位差發(fā)生了變化。需要說明的是，使負載工作在諧振頻率50Hz，可以通過調(diào)節(jié)RLC等效負載中的L和C來實現(xiàn)。S203:計算注入無功電流后的三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差識2;這時，非故障相的電壓的相位還是由電網(wǎng)電壓來決定，而故障相的電壓的相位是由負載上的電壓來決定，因此，此時三相中每兩相之間的電壓相位差已經(jīng)與沒有發(fā)生故障前的每兩相之間的相位差發(fā)生了變化。S204:獲取注入無功電流之后的相位差爐2與注入無功電流之前的相位差抖的相位差值即Δ爐=0 —爐2或者Δ爐=爐；2_爐I。S205:判斷所述相位差值Δρ大于設(shè)定相位閾值時，則判定發(fā)生孤島。需要說明的是，所述設(shè)定相位閾值與預(yù)定設(shè)定的一個門檻值，當(dāng)相位差值小于或者等于該設(shè)定相位閾值時，不認(rèn)為發(fā)生了孤島，只有當(dāng)相位差值大于該設(shè)定相位閾值時，才認(rèn)為發(fā)生了孤島。因為電網(wǎng)本身也存在一定的波動，正常工作時，也可能存在相位差。本實施例提供的方法，在逆變器的輸出電流上注入無功電流。計算注入無功電流前，三相電壓中每兩相電壓之間的相位差舛，再計算注入無功電流后，三相電壓中每兩相電壓之間的相位差爐2，判斷舛和爐2的相位差值Δ爐大于設(shè)定相位閾值時，則判定發(fā)生孤島。本發(fā)明提供的方法可以通過相位差值很準(zhǔn)確有效地判斷出是否發(fā)生孤島，并且由于本發(fā)明對逆變器的輸出電流注入的是無功電流，這樣輸出波形的諧波含量很小，逆變器并網(wǎng)工作時只有極小的無功變化。與現(xiàn)有技術(shù)中的基于頻率或者有功功率的擾動方法相比較，本發(fā)明注入的無功電流不會影響發(fā)電量。需要說明的是，在逆變器的輸出電流上注入的無功電流是與逆變器的輸出電流有關(guān)系的，具體關(guān)系可以優(yōu)選為:所述無功電流是所述逆變器的輸出電流的k倍，k為小于I的小數(shù)。—般設(shè)置k為較小的小于I的小數(shù)，例如為0.02。需要說明的是，k不能設(shè)置的太大，因為一般并網(wǎng)型逆變器的功率因數(shù)要求為1，注入很小的無功電流不影響功率因數(shù)的要求。0.02是經(jīng)驗值，可以在0.02左右上下波動。方法實施例二:參見圖3，該圖為本發(fā)明提供的三相并網(wǎng)逆變器的單相孤島的檢測方法實施例二流程圖。 下面以逆變器為光伏逆變器為例進行介紹。該逆變器功率為20kW，以滿載輸出為例。當(dāng)然,逆變器也可以不滿載輸出，滿載輸出僅是其中的一個工況。例如，逆變器輸出只有10kw，某一相的負載消耗正好是3.333kff,此時，消耗等于輸出，負載匹配。逆變器和電網(wǎng)之間連接單相RLC等效負載，需要說明的是，負載可能不是RLC，但是根據(jù)電路工作原理，可以等效為RLC負載。試驗電路示意如圖1所示。此處的R消耗功率為6.666kff,調(diào)節(jié)L和C的值，使負載的諧振頻率在50Hz。以斷開C相電網(wǎng)為例進行孤島測試。S301:逆變器控制器采集三相電網(wǎng)電壓的過零點，獲得三相電網(wǎng)電壓A、B和C三相中每一相的相位；計算A、B和C每兩相之間的相位差餌；S302:由逆變器控制器向逆變器發(fā)送驅(qū)動控制信號，改變逆變器的輸出電流，使逆變器的輸出電流變?yōu)槟孀兤髟瓉淼妮敵鲭娏髋c注入的無功電流的疊加。S303:逆變器控制器采集注入無功電流后的三相電網(wǎng)電壓的過零點，獲得三相電網(wǎng)電壓A、B和C三相中每一相的相位；計算A、B和C每兩相之間的相位差爐2 ；S304-S305與S204-S205相同，在此不再贅述。由于C相電網(wǎng)掉電，因此，在注入無功電流前，三相電網(wǎng)電壓的相位差均為120度(A相與B相的相位差為120度，B相與C相的相位差為120度，A相與C相的相位為120度)。但是，在預(yù)定時間的注入無功電流后，由于A相和B相繼續(xù)由電網(wǎng)供電，因此，A相和B相的電壓相位沒有變化，而C相的電壓相位與負載的電壓相位一致。這樣,B相和C相之間的電壓相位差將會發(fā)生變化，C相和A相之間的電壓相位差也將會發(fā)生變化。因此，當(dāng)C相與逆變器形成孤島時，利用本實施例提供的方法可以檢測出BC以及CA之間的相位差發(fā)生了變化，對孤島進行報警，及時將逆變器從系統(tǒng)中斷開。從而可以有效避免孤島帶來的危害。例如，開關(guān)上端頭帶電，維修人員檢修時容易觸電。參見圖4，該圖為圖3對應(yīng)的方法的實物實驗波形圖。其中，4通道為電網(wǎng)輸出的電流，電流消失時刻為孤島發(fā)生的時刻。2通道為逆變器的輸出電壓。2通道變?yōu)镺代表孤島保護使逆變器關(guān)機。通過時間軸的對比，可以計算出單相孤島保護的動作時間為2.46s，滿足要求。一般要求孤島保護的動作時間在5s之內(nèi)。需要說明的是德國等歐洲國家要求發(fā)生單相孤島時，并網(wǎng)逆變器在5s內(nèi)停止供電，如果標(biāo)準(zhǔn)要求時間縮短，則可以通過調(diào)節(jié)k增大，或者減小設(shè)定相位閾值實現(xiàn)。從該實驗可以看出，本發(fā)明實施例提供的方法可以有效及時地檢測出單相孤島的發(fā)生，在有效時間內(nèi)進行逆變器的脫離保護。參見圖5，該圖為本發(fā)明提供的方法對斷BC相時的實物實驗波形圖。本實施例中也是使負載的諧振頻率為50Hz，即與電網(wǎng)電壓的頻率相同。在逆變器的輸出電流上注入無功電流。測試注入無功電流前后每兩相電壓之間的相位差。可以理解的是，當(dāng)電網(wǎng)的B相和C相均斷開以后，AB、BC和CA之間的相位差在注入無功電流前后均發(fā)生了變化。圖5中，4通道為電網(wǎng)輸出的電流，電流消失時刻便是孤島發(fā)生的時刻。1、2通道為逆變器的輸出電壓。1、2通道變?yōu)镺代表孤島保護使逆變器關(guān)機。通過時間軸的對比，可以計算出兩相孤島保護的時間為2.53s，滿足要求。一般要求孤島保護的動作時間在5s之內(nèi)。從該實驗可以看出，本發(fā)明實施例提供的方法可以有效及時地檢測出兩相孤島的發(fā)生，在有效時間內(nèi)進行逆變器的脫離保護。需要說明的是，本發(fā)明實施例中的以上方法中，向逆變器的輸出電流上注入無功電流是預(yù)定時間間隔內(nèi)注入一次，例如，每隔500ms注入一次無功電流，每次注入無法電流的時間也是可以設(shè)定的，例如注入20ms。即500ms —個周期,一個周期內(nèi)注入20ms的無功電流。本發(fā)明實施例還提供了一種三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測設(shè)備，下面結(jié)合附圖進行詳細地描述。設(shè)備實施例一:參見圖6，該圖為本發(fā)明實施例提供的三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測設(shè)備實施例一示意圖。本實施例提供的三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測設(shè)備，包括:第一相位差計算單元100、無功電流注入單元200、第二相位差計算單元300、相位差值獲取單元400和孤島判斷單元500 ；所述第一相位差計算單元100，用于計算三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差舛；需要說明的是，在注入無功電流前，如果沒有孤島產(chǎn)生，則三相電網(wǎng)電壓每兩相之間的相位差是由電網(wǎng)電壓決定的，即相位差是120度(A和B相之間的，B和C相之間的，A和C相之間的)。所述無功電流注入單元200，用于向逆變器的輸出電流上注入無功電流；本發(fā)明實施例中之所以向逆變器的輸出電流上注入無功電流，是因為:如果逆變器的輸出電流上不注入無功電流，出現(xiàn)孤島時，有可能在負載的某個點上，諧振頻率仍然是50Hz，即與電網(wǎng)電壓的頻率相同。這樣，發(fā)生孤島相的相位在無外界干擾的情況下，可以維持正常運行，并不會觸發(fā)孤島保護，使逆變器脫離系統(tǒng)。本實施例提供的設(shè)備在逆變器的輸出電流上疊加了無功電流，這樣負載電壓會隨著逆變器的輸出電流的相位變化而發(fā)生變化。此時該故障相的電網(wǎng)電壓的采樣點就是發(fā)生孤島后的負載電壓(由于該故障相斷開了，該故障相的電壓與電網(wǎng)電壓已經(jīng)沒有關(guān)系了)，而負載電壓的相位由于注入了無功電流已經(jīng)發(fā)生了變化，從而檢測出故障相的相位與其他非故障相的相位的相位差發(fā)生了變化。需要說明的是，使負載工作在諧振頻率50Hz，可以通過調(diào)節(jié)等效RLC負載中的L和C來實現(xiàn)。所述第二相位差計算單元300，用于計算注入無功電流后的三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差爐2，這時，非故障相的電壓的相位還是由電網(wǎng)電壓來決定，而故障相的電壓的相位是由負載上的電壓來決定，因此，此時三相中每兩相之間的電壓相位差已經(jīng)與沒有發(fā)生故障前的每兩相之間的相位差發(fā)生了變化。所述相位差值獲取單元400，用于獲取注入無功電流之后的相位差爐2與注入無功電流之前的相位差蛘的相位差值Δ供；所述孤島判斷單元500，用于判斷所述相位差值Δ爐大于設(shè)定相位閾值時，則判定發(fā)生孤島。需要說明的是，所述設(shè)定相位閾值與預(yù)定設(shè)定的一個門檻值，當(dāng)相位差值小于或者等于該設(shè)定相位閾值時，不認(rèn)為發(fā)生了孤島，只有當(dāng)相位差值大于該設(shè)定相位閾值時，才認(rèn)為發(fā)生了孤島。因為電網(wǎng)本身也存在一定的波動，正常工作時，也可能存在相位差。本實施例提供的設(shè)備，在逆變器的輸出電流上注入無功電流。計算注入無功電流前，三相電壓中每兩相電壓之間的相位差舛，再計算注入無功電流后，三相電壓中每兩相電壓之間的相位差識2，判斷舛和識2的相位差值Δ識大于設(shè)定相位閾值時，則判定發(fā)生孤島。本發(fā)明提供的設(shè)備可以通過相位差值很準(zhǔn)確有效地判斷出是否發(fā)生孤島，并且由于本發(fā)明對逆變器的輸出電流注入的是無功電流，這樣輸出波形的諧波含量很小，逆變器并網(wǎng)工作時只有極小的無功變化。與現(xiàn)有技術(shù)中的基于頻率或者有功功率的擾動方法相比較，本發(fā)明注入的無功電流不會影響發(fā)電量。需要說明的是，在逆變器的輸出電流上注入的無功電流是與逆變器的輸出電流有關(guān)系的，具體關(guān)系可以優(yōu)選為:所述無功電流是所述逆變器的輸出電流的k倍，k為小于I的小數(shù)。一般設(shè)置k為較小的小于I的小數(shù)，例如為0.02。設(shè)備實施例二:
參見圖7，該圖為本發(fā)明實施例提供的三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測設(shè)備實施例二示意圖。本實施例中與設(shè)備實施例一的區(qū)別是詳細介紹第一相位差計算單元和第二相位差計算單元的實現(xiàn)方式。本實施例中的第一相位差計算單元100包括相位采集第一子單元101、第一相位差計算子單元102 ；所述相位采集第一子單元101，用于采集注入無功電流前三相電網(wǎng)電壓的過零點，獲得三相電網(wǎng)電壓A、B和C三相中每一相的相位；所述第一相位差計算子單元102，用于由所述相位采集第一子單元獲得的每一相的相位，計算A、B和C每兩相之間的相位差舛。所述第二相位差計算單元300包括相位采集第二子單元301、第二相位差計算子單元302 ；所述相位采集第二子單元301，用于采集注入無功電流后三相電網(wǎng)電壓的過零點，獲得三相電網(wǎng)電壓A、B和C三相中每一相的相位；所述第二相位差計算子單元302，用于由所述相位采集第二子單元獲得的每一相的相位，計算A、B和C每兩相之間的相位差爐2。例如，C相電壓斷開時，應(yīng)用本實施例測試孤島。由于C相電網(wǎng)掉電，因此，在注入無功電流前，三相電網(wǎng)電壓的相位差均為120度(A相與B相的相位差為120度，B相與C相的相位差為120度，A相與C相的相位為120度)。但是，在預(yù)定時間的注入無功電流后，由于A相和B相繼續(xù)由電網(wǎng)供電，因此，A相和B相的電壓相位沒有變化，而C相的電壓相位與負載的電壓相位一致。這樣，B相和C相之間的電壓相位差將會發(fā)生變化，C相和A相之間的電壓相位差也將會發(fā)生變化。設(shè)備實施例三:參見圖8，該圖為本發(fā)明實施例提供的三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測設(shè)備實施例三示意圖。本實施例中主要介紹無功電流注入單元200的實現(xiàn)方式。本實施例中的無功電流注入單元200包括驅(qū)動控制信號發(fā)送子單元201，用于向逆變器發(fā)送驅(qū)動控制信號，改變逆變器的輸出電流，使逆變器的輸出電流變?yōu)槟孀兤髟瓉淼妮敵鲭娏髋c注入的無功電流的疊加。需要說明的是，逆變器的功率部分主要是由功率管來實現(xiàn)的。驅(qū)動控制信號發(fā)送子單元201產(chǎn)生PWM脈沖信號，該PWM脈沖信號控制逆變器中的功率管的開關(guān)狀態(tài)，從而使逆變器將直流電逆變?yōu)樾枰慕涣麟?。其中，交流電的頻率和幅值是可以通過改變PWM脈沖信號來實現(xiàn)調(diào)節(jié)的。因此，在逆變器的輸出電流上注入無功電流實質(zhì)上就可以通過改變控制逆變器的PWM脈沖信號來實現(xiàn)，即，通過給逆變器發(fā)送驅(qū)動控制信號使逆變器的輸出電流變?yōu)槟孀兤髟瓉淼妮敵鲭娏髋c注入的無功電流的疊加。本發(fā)明實施例還提供了一種三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖進行詳細地描述。參見圖9，該圖為本發(fā)明提供的三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測系統(tǒng)實施例一示意圖。
本發(fā)明實施例提供的三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測系統(tǒng)，包括:逆變器800、逆變器控制器900和電網(wǎng)1000 ；所述逆變器控制器900，用于計算電網(wǎng)1000的三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差#;向逆變器800的輸出電流上注入無功電流；計算注入無功電流后的電網(wǎng)1000的三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差爐2;獲取注入無功電流之后的相位差爐2與注入無功電流之前的相位差辦的相位差值△免;判斷所述相位差值△爐大于設(shè)定相位閾值時，則判定發(fā)生孤
島O可以理解的是，在三相并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中，逆變器800用于將風(fēng)力發(fā)電或者光伏發(fā)電的直流電逆變?yōu)榻涣麟姾?，饋送給電網(wǎng)1000。其中逆變器控制器900的作用是控制逆變器800中的功率管，逆變器控制器900通過將PWM驅(qū)動信號發(fā)送給逆變器800來控制逆變器800輸出需要的直流電。本實施例提供的系統(tǒng)，逆變器控制器900在逆變器800的輸出電流上注入無功電流。逆變器控制器900計算注入無功電流前，三相電壓中每兩相電壓之間的相位差舛，再計算注入無功電流后，三相電壓中每兩相電壓之間的相位差與判斷舛和供2的相位差值△爐大于設(shè)定相位閾值時，則 判定發(fā)生孤島。本發(fā)明提供的系統(tǒng)可以通過相位差值很準(zhǔn)確有效地判斷出是否發(fā)生孤島，并且由于本發(fā)明對逆變器800的輸出電流注入的是無功電流，這樣輸出波形的諧波含量很小 ，逆變器800并網(wǎng)工作時只有極小的無功變化。與現(xiàn)有技術(shù)中的基于頻率或者有功功率的擾動方法相比較，本發(fā)明注入的無功電流不會影響發(fā)電量。需要說明的是，所述逆變器控制器向逆變器的輸出電流上注入無功電流，具體為:由逆變器控制器向逆變器發(fā)送驅(qū)動控制信號，改變逆變器的輸出電流，使逆變器的輸出電流變?yōu)槟孀兤髟瓉淼妮敵鲭娏髋c注入的無功電流的疊加。

需要說明的是，在逆變器的輸出電流上注入的無功電流是與逆變器的輸出電流有關(guān)系的，具體關(guān)系可以優(yōu)選為:所述無功電流是所述逆變器的輸出電流的k倍，k為小于I的小數(shù)。一般設(shè)置k為較小的小于I的小數(shù)，例如為0.02。需要說明的是，以上實施例中的技術(shù)方案，可以適用于圖1所示的各種系統(tǒng)中，不僅是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，還可以用于其他三相并網(wǎng)逆變系統(tǒng)中，例如，風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)逆變系統(tǒng)，或者儲能系統(tǒng)等。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，即可以理解并實施。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明實施例的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明實施例將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測方法，其特征在于，包括: 計算三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差舛 向逆變器的輸出電流上注入無功電流； 計算注入無功電流后的三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差供2; 獲取注入無功電流之后的相位差少2與注入無功電流之前的相位差餌的相位差值Δ爐 判斷所述相位差值Δ供大于設(shè)定相位閾值時，則判定發(fā)生孤島。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測方法，其特征在于，所述無功電流是所述逆變器的輸出電流的k倍，k為小于I的小數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測方法，其特征在于，所述向逆變器的輸出電流上注入無功電流，具體為:由逆變器控制器向逆變器發(fā)送驅(qū)動控制信號，改變逆變器的輸出電流，使逆變器的輸出電流變?yōu)槟孀兤髟瓉淼妮敵鲭娏髋c注入的無功電流的疊加。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測方法，其特征在于，所述計算三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差舛，和計算注入無功電流后的三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差爐2;具體為: 逆變器控制器采集三相電網(wǎng)電壓的過零點，獲得三相電網(wǎng)電壓A、B和C三相中每一相的相位； 計算A、B和C每兩相之間的相位差。
5.一種三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測設(shè)備，其特征在于，包括:第一相位差計算單元、無功電流注入單元、第二相位差計算單元、相位差值獲取單元和孤島判斷單元; 所述第一相位差計算單元，用于計算三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差例 所述無功電流注入單元，用于向逆變器的輸出電流上注入無功電流； 所述第二相位差計算單元，用于計算注入無功電流后的三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差供2 ； 所述相位差值獲取單元，用于獲取注入無功電流之后的相位差與注入無功電流之前的相位差舛的相位差值△爐， 所述孤島判斷單元，用于判斷所述相位差值大于設(shè)定相位閾值時，則判定發(fā)生孤島O
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測設(shè)備，其特征在于，所述第一相位差計算單元包括相位采集第一子單元、第一相位差計算子單元； 所述相位采集第一子單元，用于采集注入無功電流前三相電網(wǎng)電壓的過零點，獲得三相電網(wǎng)電壓A、B和C三相中每一相的相位； 所述第一相位差計算子單元，用于由所述相位采集第一子單元獲得的每一相的相位，計算A、B和C每兩相之間的相位差舛。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測設(shè)備，其特征在于， 所述第二相位差計算單元包括相位采集第二子單元、第二相位差計算子單元； 所述相位采集第二子單元， 用于采集注入無功電流后三相電網(wǎng)電壓的過零點，獲得三相電網(wǎng)電壓A、B和C三相中每一相的相位； 所述第二相位差計算子單元，用于由所述相位采集第二子單元獲得的每一相的相位，計算A、B和C每兩相之間的相位差供2。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測設(shè)備，其特征在于，所述無功電流注入單元包括驅(qū)動控制信號發(fā)送子單元，用于向逆變器發(fā)送驅(qū)動控制信號，改變逆變器的輸出電流，使逆變器的輸出電流變?yōu)槟孀兤髟瓉淼妮敵鲭娏髋c注入的無功電流的置加。
9.一種三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括:逆變器、逆變器控制器和電網(wǎng)； 所述逆變器控制器，用于計算電網(wǎng)的三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差0;向逆變器的輸出電流上注入無功電流；計算注入無功電流后的電網(wǎng)的三相電網(wǎng)電壓的每兩相之間的相位差供2獲取注入無功電流之后的相位差爐2與注入無功電流之前的相位差糾的相位差值Δ爐判斷所述相位差值Δ爐大于設(shè)定相位閾值時，則判定發(fā)生孤島。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的三相并網(wǎng)逆變器的單相或兩相孤島的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變器控制器向逆變器的輸出電流上注入無功電流，具體為:由逆變器控制器向逆變器發(fā)送驅(qū)動控制信號，改變逆變器的輸出電流，使逆變器的輸出電流變?yōu)槟孀兤髟瓉淼妮敵鲭娏髋c注入的無功電流的疊加。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種三相并網(wǎng)逆變器的單相孤島的檢測方法、設(shè)備和系統(tǒng)。通過本發(fā)明實施例，在逆變器的輸出電流上注入無功電流。計算注入無功電流前，三相電壓中每兩相電壓之間的相位差再計算注入無功電流后，三相電壓中每兩相電壓之間的相位差判斷和的相位差值大于設(shè)定相位閾值時，則判定發(fā)生孤島。本發(fā)明提供的方法可以通過相位差值準(zhǔn)確、有效地判斷出是否發(fā)生孤島，并且由于本發(fā)明對逆變器的輸出電流注入的是無功電流，這樣輸出波形的諧波含量很小，逆變器并網(wǎng)工作時只有極小的無功變化。與現(xiàn)有技術(shù)中的基于頻率或者有功功率的擾動方法相比較，本發(fā)明注入的無功電流不會影響發(fā)電量。
文檔編號G01R31/00GK103217595SQ20131005267
公開日2013年7月24日 申請日期2013年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月18日
發(fā)明者肖永利, 侯坤, 鄭越 申請人:華為技術(shù)有限公司