專利名稱：對(duì)于與電網(wǎng)連接的逆變器的孤島效應(yīng)的檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)內(nèi)容大體上涉及分布式發(fā)電系統(tǒng)，并且更具體地涉及使用協(xié)方差估計(jì)的用于并網(wǎng)逆變器的防孤島效應(yīng)算法。背景在某些本地負(fù)載狀態(tài)下，在分布式發(fā)電(DG)系統(tǒng)中的并網(wǎng)逆變器在其被突然與主電網(wǎng)斷開(kāi)連接時(shí)能以可持續(xù)的電壓和頻率保持可持續(xù)的輸出功率，從而產(chǎn)生孤島化狀態(tài)。操作在孤島狀態(tài)中的逆變器可以導(dǎo)致對(duì)維護(hù)人員的安全威脅以及導(dǎo)致對(duì)功率系統(tǒng)的破壞。電氣電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)標(biāo)準(zhǔn)1547和保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)所(UL) 1741 二者都要求逆變器在其一旦從主電網(wǎng)被孤島化時(shí)刻起兩秒內(nèi)停機(jī)。
通常有兩種類型的防孤島效應(yīng)技術(shù)被動(dòng)的和主動(dòng)的。被動(dòng)的技術(shù)使用在逆變器側(cè)可用的信息檢測(cè)孤島效應(yīng)，而主動(dòng)的技術(shù)引入在逆變器的輸出端的外部擾動(dòng)來(lái)檢測(cè)和斷開(kāi)孤島效應(yīng)?，F(xiàn)有的主動(dòng)技術(shù)涉及使用相移算法將逆變器的頻率移動(dòng)到過(guò)頻率保護(hù)/低頻率保護(hù)(0FP/UFP)斷開(kāi)窗口中。相移算法可以在交流電(AC)的連續(xù)循環(huán)中重復(fù)地引入相移，例如對(duì)于30個(gè)AC循環(huán)O度，在一個(gè)AC循環(huán)中+6度，在一個(gè)AC循環(huán)中+12度，在一個(gè)AC循環(huán)中+6度，在一個(gè)AC循環(huán)中O度，在一個(gè)AC循環(huán)中-6度，在一個(gè)AC循環(huán)中_12度，在一個(gè)AC循環(huán)中-6度。這些相移可以大至12度并且具有對(duì)在公共耦合的點(diǎn)(PCC)的逆變器的輸出功率和電壓的不利影響。另一個(gè)現(xiàn)有的主動(dòng)技術(shù)將相移回路修改為更主動(dòng)的回路以滿足根據(jù)IEEE標(biāo)準(zhǔn)1547的防孤島效應(yīng)要求，例如在30個(gè)AC循環(huán)中O度，在兩個(gè)AC循環(huán)中+6度，在兩個(gè)AC循環(huán)中+12度，在兩個(gè)AC循環(huán)中+6度，在一個(gè)AC循環(huán)中O度，在兩個(gè)AC循環(huán)中-6度，在兩個(gè)AC循環(huán)中-12度，并且在兩個(gè)AC循環(huán)中-6度。這些被修改的技術(shù)的一個(gè)不利的后果是，更高的功率和電壓波動(dòng)被引入逆變器的輸出，進(jìn)一步降低逆變器的功率品質(zhì)和效率的等級(jí)。簡(jiǎn)要概述逆變器被用于將來(lái)自例如太陽(yáng)能電池板或風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電能轉(zhuǎn)化為家用電器和其他的電負(fù)載所使用的交流電(AC)波形。并網(wǎng)逆變器是電力系統(tǒng)中的分布式發(fā)電(DG)系統(tǒng)的一部分，其將來(lái)自多個(gè)源(在本例中來(lái)自太陽(yáng)能電池板以及來(lái)自風(fēng)力發(fā)電廠)的電力轉(zhuǎn)化并且傳送至輸電網(wǎng)絡(luò)。然而，當(dāng)存在電源故障，例如被雷擊導(dǎo)致的故障時(shí)，到達(dá)輸電網(wǎng)絡(luò)的電連接可能被切斷，中斷電力從逆變器向主輸電網(wǎng)絡(luò)的流動(dòng)。但是逆變器可能仍然從太陽(yáng)能電池板或風(fēng)力發(fā)電廠接收能量并且將其轉(zhuǎn)化和傳送至本地負(fù)載，這導(dǎo)致安全威脅，因?yàn)椴恢涝谀孀兤鱾?cè)的斷開(kāi)連接點(diǎn)處的所有的電力線和負(fù)載可能仍然是活動(dòng)的。以這種配置工作的逆變器被稱為從輸電網(wǎng)絡(luò)被孤島化。因此，全世界的管理機(jī)構(gòu)已經(jīng)采用要求逆變器在孤島化配置時(shí)當(dāng)檢測(cè)到公用設(shè)施連接的損失之后短時(shí)間內(nèi)關(guān)閉其自身(典型地在2秒內(nèi))的法律規(guī)范。這種自動(dòng)斷開(kāi)連接特性被稱為防孤島效應(yīng)，其中逆變器自動(dòng)地檢測(cè)孤島化狀態(tài)并且迅速地動(dòng)作以通過(guò)機(jī)械地或電氣地停用其將電力饋送至本地負(fù)載的電橋，以便將其自身與電網(wǎng)斷開(kāi)連接。本公開(kāi)內(nèi)容提出一種防孤島效應(yīng)方法，該方法連續(xù)地監(jiān)測(cè)孤島化狀態(tài)，并且在檢測(cè)到孤島化狀態(tài)時(shí)將逆變器與本地負(fù)載斷開(kāi)連接而不會(huì)不利地影響逆變器的功率品質(zhì)，并且確保在孤島化事件之后的逆變器的可靠的斷開(kāi)。為此，小的相位擾動(dòng)的模式被引入逆變器的輸出電流中。在與電網(wǎng)連接的模式中，當(dāng)逆變器被連接到輸電網(wǎng)絡(luò)時(shí)，這些擾動(dòng)將不影響輸出電壓的頻率，因?yàn)樵谂c電網(wǎng)連接的模式中，電網(wǎng)頻率與逆變器的輸出電流的相位無(wú)關(guān)。然而，在孤島化模式中，當(dāng)逆變器失去其到達(dá)輸電網(wǎng)絡(luò)的連接時(shí)，對(duì)輸出電流的相位改變將使輸出電壓的頻率從標(biāo)稱值(典型地50或60Hz)偏離。協(xié)方差指數(shù)被用于使相移與電壓頻率相關(guān)。在孤島化配置中，該協(xié)方差指數(shù)將劇烈地上升，因?yàn)橄嘁茙缀趿⒓撮_(kāi)始導(dǎo)致電壓頻率偏 離。當(dāng)協(xié)方差指數(shù)超出預(yù)定義的閾值時(shí)，更大的相移模式被引入輸出電流中，其大至足以確保逆變器將被斷開(kāi)。法律規(guī)范定義了逆變器的過(guò)頻率保護(hù)(OFP)和低頻率保護(hù)(UFP)窗口，并且較大的相移被選擇以使電壓頻率落到0FP/UFP窗口以外。參考對(duì)多種實(shí)施和/或方面的詳細(xì)描述，本公開(kāi)內(nèi)容的以上的和另外的方面和實(shí)施對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是明顯的，所述詳細(xì)描述參照附圖作出，附圖的簡(jiǎn)要描述在下文提供。附圖簡(jiǎn)述在閱讀以下的詳細(xì)描述并參照附圖后，本發(fā)明的以上的和其他的優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。圖I是包括用于在檢測(cè)到孤島化狀態(tài)之后將逆變器斷開(kāi)連接的防孤島效應(yīng)系統(tǒng)的分布式發(fā)電系統(tǒng)的功能框圖；圖2是在圖I中示出的防孤島效應(yīng)系統(tǒng)中涉及的波形的示例性的曲線圖；圖3圖示了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的防孤島效應(yīng)系統(tǒng)的電流相移和相應(yīng)的協(xié)方差指數(shù)的兩個(gè)示例性的時(shí)序曲線圖；圖4是在本文公開(kāi)的防孤島效應(yīng)技術(shù)的實(shí)施期間被捕獲的波形的示例性的曲線圖；以及圖5是可以被圖I中示出的防孤島效應(yīng)系統(tǒng)執(zhí)行的示例性的防孤島效應(yīng)算法的流程圖。雖然本公開(kāi)內(nèi)容容易具有多種修改和替代形式，但是具體的實(shí)施已經(jīng)以舉例方式在附圖中示出并且將在本文中被詳細(xì)地描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本公開(kāi)內(nèi)容無(wú)意于被限制到所公開(kāi)的具體的形式。相反，本公開(kāi)內(nèi)容覆蓋所有落入如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的修改、等效物和替代形式。詳細(xì)描述首先地參照

圖1，其示出了經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)電路斷路器104在共用連接點(diǎn)(PCC)連接到主輸電網(wǎng)絡(luò)102的與電網(wǎng)連接的分布式發(fā)電(DG)系統(tǒng)100。DG系統(tǒng)100包括被連接到本地負(fù)載110的逆變器106。逆變器106包括一個(gè)或多個(gè)控制器112以及將電橋126電氣地和/或機(jī)械地與負(fù)載110斷開(kāi)連接的接觸器118，控制器112包括(a)頻率測(cè)量模塊(或頻率檢測(cè)器)114、(b)防孤島效應(yīng)算法122以及(c)電流控制器124。逆變器106可以是基于例如可從Xantrex獲得的GT500kW_MV逆變器。如已知的，DG系統(tǒng)100可以是多種配置中的一個(gè)與電網(wǎng)連接的配置、孤島化配置或防孤島效應(yīng)配置。在與電網(wǎng)連接的配置中，電路斷路器104和接觸器118被閉合，將逆變器106連接到輸電網(wǎng)絡(luò)102，允許從輸電網(wǎng)絡(luò)102和/或從逆變器106給負(fù)載110供電，其可以從例如光伏(PV)電池板120或發(fā)電機(jī)接收能量。在孤島化配置中，輸電網(wǎng)絡(luò)102由于電網(wǎng)上的故障不向逆變器106供應(yīng)任何電力，但是接觸器118被閉合，允許逆變器106向負(fù)載110供給電流，甚至在來(lái)自輸電網(wǎng)絡(luò)102的功率損失期間也是如此。在這種短的孤島化狀態(tài)期間，逆變器106可以向負(fù)載110供給電流，導(dǎo)致沿著到達(dá)負(fù)載110的導(dǎo)體的安全威脅。最后，在圖I中示出的防孤島效應(yīng)配置中，輸電網(wǎng)絡(luò)102不向DG系統(tǒng)100供應(yīng)電力，并且逆變器106與輸電網(wǎng)絡(luò)102斷開(kāi)連接。在頻率測(cè)量模塊114中，逆變器106的輸出電壓(Vwt)的頻率f被測(cè)量并且被提供至防孤島效應(yīng)算法122，防孤島效應(yīng)算法122向控制逆變器106的電橋126的電流控制器124輸出電流相移值。頻率測(cè)量模塊114、防孤島效應(yīng)算法122和電流控制器124可以被逆變器106中的一個(gè)或多個(gè)控制器112控制。電橋管理和調(diào)節(jié)從輸電網(wǎng)絡(luò)102和從一個(gè)或多個(gè)PV電池板120 (或發(fā)電機(jī)或其他的類型的獨(dú)立于電網(wǎng)的電源)向本地(即從電網(wǎng)102的下游)負(fù)載110的電力輸送。電流控制器124可以在防孤島效應(yīng)算法122的控制下被編程以在逆變器106的輸出電流的相位中引入移動(dòng)。 0FP/UFP檢測(cè)模塊108檢測(cè)輸出電壓的頻率是否超出OFP值或下降至低于UFP值，并且如果是的話，將停用指令發(fā)送至電橋126，停用電橋并且斷開(kāi)接觸器118，由此將逆變器106與負(fù)載110斷開(kāi)連接。為了代表孤島化配置中的最壞的情況，負(fù)載110可以是孤島化負(fù)載，其典型地是具有電阻器部件R、電感器部件L和電容器部件C的并聯(lián)的諧振負(fù)載。如果諧振負(fù)載110使其諧振頻率在線性頻率例如50Hz或60Hz并且逆變器106的輸出功率匹配孤島化負(fù)載110的真實(shí)的功率消耗，那么理想的孤島化情況將發(fā)生。在頻域中，被孤島化的系統(tǒng)的傳遞函數(shù)可以被表達(dá)為
H (jco) = V(Jm) 11 (Jio) = -- -τ-、丄+/奴,+ 丄(I )
R . Jmi.并網(wǎng)逆變器106在到達(dá)輸電網(wǎng)絡(luò)102的PCC處將其輸出電流Itjut與逆變器106的輸出電壓Vwt同步化。在孤島化配置中，逆變器106的輸出電流U中小的相位擾動(dòng)可以強(qiáng)迫逆變器106的輸出電壓Vtjut的頻率從孤島化頻率(其在這種最壞的情況中，是孤島化負(fù)載的諧振頻率)偏離。輸出電流中的相移是基于被孤島化的系統(tǒng)的頻率響應(yīng)與輸出電壓的頻率偏離高度相關(guān)的。頻率測(cè)量模塊114檢測(cè)逆變器106的輸出電壓Vwt的頻率。頻率測(cè)量模塊114將輸出電壓頻率輸出至防孤島效應(yīng)算法122，防孤島效應(yīng)算法122對(duì)逆變器106的輸出電流Iout進(jìn)行相移。頻率測(cè)量模塊114、防孤島效應(yīng)算法或模塊122和電流控制器124能夠以硬件或軟件(包括固件)或其任何組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)被實(shí)現(xiàn)為軟件時(shí)，頻率測(cè)量模塊114、防孤島效應(yīng)算法122和電流控制器124能夠以被一個(gè)或多個(gè)控制器112執(zhí)行的機(jī)器可讀指令的有形形式來(lái)存儲(chǔ)，例如存儲(chǔ)在電子存儲(chǔ)器設(shè)備上或在有形的計(jì)算機(jī)可讀的介質(zhì)例如硬盤驅(qū)動(dòng)器上。頻率測(cè)量模塊114、防孤島效應(yīng)算法122和電流控制器124可以被認(rèn)為是軟件模塊或軟件功能。當(dāng)被實(shí)現(xiàn)為硬件時(shí)，頻率測(cè)量模塊或檢測(cè)器114、防孤島效應(yīng)模塊122和電流控制器124包括邏輯和控制電路，邏輯和控制電路可以被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)集成電路(IC)芯片，其與分立的電子部件例如電阻器、電容器、振蕩器、基于晶體管的器件例如二極管和晶體管、和電感器共同地工作。簡(jiǎn)要地，本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施涉及動(dòng)作或步驟的以下的組。防孤島效應(yīng)算法122指示電流控制器124在逆變器106的輸出電流Iwt中引入第一相移。防孤島效應(yīng)算法122計(jì)算在逆變器106的輸出電流Itjut的相移和逆變器106的輸出電壓Vtjut的頻率之間的協(xié)方差(或更一般地，計(jì)算任何相關(guān)函數(shù))。如果協(xié)方差超出預(yù)定義的閾值，那么防孤島效應(yīng)算法指示電流控制器124引入逆變器106的輸出電流Irat中的大于第一相移的第二相移。頻率檢測(cè)器或頻率測(cè)量模塊114檢測(cè)響應(yīng)輸出電流Irat中的第二相移的引入的輸出電壓頻率中的偏離。響應(yīng)于0FP/UFP模塊108確定輸出電壓頻率落到逆變器的過(guò)頻率保護(hù)窗口(OFP)或低頻率保護(hù)窗口(UFP)以外，0FP/UFP模塊108指示接觸器118將逆變器106與負(fù)載110斷開(kāi)連接，使得Iwt達(dá)到零。例如，逆變器106可以使電橋126被從其與本地負(fù)載110的連接電氣地和/或機(jī)械地?cái)嚅_(kāi)連接。第一相移和第二相移通過(guò)在輸出電流的相位上操作的連續(xù)函數(shù)例如正弦函數(shù)產(chǎn) 生。相對(duì)于不連續(xù)函數(shù)，期望將連續(xù)函數(shù)用于減少輸電網(wǎng)絡(luò)102上的畸變以及優(yōu)化逆變器功率品質(zhì)。第一相移被選擇以使來(lái)自防孤島效應(yīng)算法122的電流相移和來(lái)自頻率測(cè)量模塊114的電壓頻率之間的協(xié)方差指數(shù)在孤島化模式中與電網(wǎng)連接模式中的協(xié)方差指數(shù)相比有足夠差異。被引入第一相移中的最大相移等于或小于6度，以優(yōu)化電網(wǎng)連接模式中的逆變器功率品質(zhì)。在另一個(gè)方面，第二相移被選擇以使輸出電壓Vrat的頻率在孤島化模式中可靠地落到0FP/UFP窗口以外。圖3圖示了示例性的時(shí)序圖，該時(shí)序圖包括輸出電流相移相對(duì)于時(shí)間的電流相移曲線圖300以及協(xié)方差指數(shù)相對(duì)于時(shí)間的協(xié)方差曲線圖302。最開(kāi)始，輸出電流相移是零度。防孤島效應(yīng)模塊122等待60個(gè)AC循環(huán)，然后指示電流控制器124在逆變器106的輸出電流Iwt中引入第一相移304。第一相移304優(yōu)選地通過(guò)連續(xù)函數(shù)例如正弦函數(shù)產(chǎn)生。在本例中，第一相移304具有波峰和斜率。如所示，波峰是正六度，但是在其他的實(shí)施中，可以是正五度。如所示，斜率是每個(gè)輸出電流Itjut循環(huán)正三度，但是在其他的實(shí)施中，可以是每個(gè)輸出電流循環(huán)正2. 5度。雖然連續(xù)地變化，但是第一相移304的波形類似于三角波。第一相移304的持續(xù)時(shí)間是四個(gè)AC循環(huán)。電流頻率被電壓頻率反饋控制。在某些實(shí)施中，在引入第一相移之后，協(xié)方差指數(shù)可以被計(jì)算，如在下文詳細(xì)討論的?？蛇x擇地，在所圖示的實(shí)施例中，防孤島效應(yīng)模塊122指示電流控制器124在輸出電流中為一個(gè)AC循環(huán)引入零相移306。然后，防孤島效應(yīng)模塊122指示電流控制器124在逆變器106的輸出電流Itjut中引入負(fù)相移308，其具有四個(gè)AC循環(huán)的持續(xù)時(shí)間、-6度的波峰和每個(gè)AC循環(huán)-3度的斜率。負(fù)相移308是第一相移304的鏡像，其具有與第一相移304的波峰和斜率相同的波峰和斜率。包括第一相移304和負(fù)相移308的小的相移回路，其每AC循環(huán)一個(gè)地將輸出電流相移+3、+6、+3、0、-3、-6、-3度。在向輸出電流的相位的這種朝負(fù)向的擾動(dòng)之后，防孤島效應(yīng)模塊122計(jì)算協(xié)方差指數(shù)，如下文描述的。當(dāng)DG系統(tǒng)100在孤島化配置中并且因此與輸電網(wǎng)絡(luò)102斷開(kāi)連接時(shí)，由相移304、308引入的擾動(dòng)近似即時(shí)地使電壓輸出Vwt的頻率從標(biāo)稱值(例如50或60Hz)偏離。通過(guò)產(chǎn)生在輸出電流相移和電壓頻率不追蹤彼此時(shí)從標(biāo)稱的指數(shù)劇烈地偏離的指數(shù)310，協(xié)方差算法識(shí)別在輸出電流相移和電壓頻率之間的這種相關(guān)性。指數(shù)310的值可以比在孤島化配置期間沒(méi)有引入擾動(dòng)時(shí)的指數(shù)的值大10-20倍。防孤島效應(yīng)模塊122確定協(xié)方差指數(shù)310是否超出預(yù)定義的閾值(在下文更完全地討論)，并且如果是的話，指示電流控制器124在逆變器106的輸出電流Itjut中引入更大的正向的第二相移314。第二相移314優(yōu)選地通過(guò)連續(xù)函數(shù)例如正弦函數(shù)產(chǎn)生。在本例中，第二相移314具有波峰和斜率。如所示，波峰是正十二度，其是第一相移304的波峰的200%。如所示，斜率是每個(gè)輸出電流Itjut的循環(huán)正六度，其也是第一相移304的斜率的200%。雖然連續(xù)地變化，但是第二相移314的波形類似于三角波。第二相移314的持續(xù)時(shí)間是四個(gè)AC循環(huán)。在所圖示的例子中，防孤島效應(yīng)模塊122指示電流控制器124在輸出電流中為一個(gè)AC循環(huán)引入零度相移316。然后，防孤島效應(yīng)模塊122指示電流控制器124引入具有-12度的波峰和每個(gè)循環(huán)-6度的斜率和四個(gè)AC循環(huán)的持續(xù)時(shí)間的、負(fù)向的、連續(xù)地變化的相移318。更大的擾動(dòng)使輸出電壓頻率落到0FP/UFP窗口以外，由此使逆變器斷開(kāi)或中斷輸出電 流的流動(dòng)。包括第二相移314和負(fù)相移318的大的相移回路，其每AC循環(huán)一個(gè)地將輸出電流相移+6、+12、+6、0、-6、-12、-6度。在每個(gè)AC循環(huán)中的相移是均勻分布的。如果在第一相移304和負(fù)相移308的引入之后協(xié)方差指數(shù)不超出閾值，那么防孤島效應(yīng)模塊122返回至回路的開(kāi)始處，在引入下一個(gè)第一相移之前等待60個(gè)AC循環(huán)。當(dāng)DG系統(tǒng)100被連接到輸電網(wǎng)絡(luò)102時(shí)，這些對(duì)輸出電流的小的擾動(dòng)將不使輸出電壓頻率落到逆變器的0FP/UFP窗口以外。0FP/UFP窗口被在電網(wǎng)互相連接代碼中指定，電網(wǎng)互相連接代碼可以由管理機(jī)構(gòu)變化。例如在美國(guó)，0FP/UFP窗口被在UL標(biāo)準(zhǔn)1741-1中指定。其他的管理機(jī)構(gòu)具有指定0FP/UFP極限的相似標(biāo)準(zhǔn)。0FP/UFP窗口被存儲(chǔ)在0FP/UFP模塊108中。移動(dòng)輸出電流的相位對(duì)輸出電壓頻率的影響在圖2中圖示，圖2是DG系統(tǒng)100中的多種參數(shù)的波形曲線圖200。所述參數(shù)包括逆變器106的輸出電流202、逆變器106的輸出電壓204、輸出電流206的相移、電壓頻率208和未歸一化的協(xié)方差指數(shù)210。在本例中，交流電流源108產(chǎn)生以60Hz的初始頻率的851A的電流。最開(kāi)始地，電流相移是零。在10個(gè)AC循環(huán)之后，被形成為三角波的電流相移被引入并且電流頻率也通過(guò)電壓頻率反饋控制。三角波峰是6度并且其斜率是3度/AC循環(huán)，如圖2中所示的。描述了電流相移和電壓頻率之間的相關(guān)性的、未歸一化的協(xié)方差指數(shù)210，其表明在孤島化之后的這種強(qiáng)的關(guān)系O電流相移和電壓頻率的協(xié)方差被定義為[Θ(η) 一 nfl ] * [/( + m) 一 u f ]}
IAj= — [e(n)-Uffj*[f(n + m)-Uj·}(I)
N ,,=1其中θ (η)-逆變器的輸出電流相移；U0-θ (η)的平均值；f (η)_逆變器的輸出電壓頻率；uf_f (η)的平均值；并且m-與η不同的采樣時(shí)刻。
因?yàn)轭A(yù)期在電流相移之后對(duì)電壓頻率有立即的影響，所以在m = O時(shí)的協(xié)方差值被用于識(shí)別輸出電流相移和輸出電壓頻率之間的相關(guān)性
權(quán)利要求
1.一種防止與電網(wǎng)連接的分布式發(fā)電系統(tǒng)從輸電網(wǎng)絡(luò)孤島化的方法，包括 在所述分布式發(fā)電系統(tǒng)的逆變器的輸出電流中引入第一相移； 計(jì)算所述輸出電流的相移和所述逆變器的輸出電壓的頻率之間的協(xié)方差； 響應(yīng)于所述協(xié)方差超出預(yù)定義的閾值，在所述逆變器的輸出電流中引入大于所述第一相移的第二相移； 響應(yīng)于所述第二相移的引入，檢測(cè)所述輸出電壓頻率的偏離；以及 響應(yīng)于所述檢測(cè)，使所述逆變器與被連接到所述逆變器的負(fù)載斷開(kāi)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述第一相移由連續(xù)函數(shù)產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述連續(xù)函數(shù)是正弦函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一相移具有波峰、斜率和持續(xù)時(shí)間，所述第一相移的所述波峰是至少5度，并且其中所述第一相移的斜率是每個(gè)所述輸出電流的循環(huán)至少2. 5度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第二相移由連續(xù)函數(shù)產(chǎn)生。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第二相移具有波峰、斜率和持續(xù)時(shí)間，所述第二相移的波峰是所述第一相移的波峰的至少兩倍，并且其中所述持續(xù)時(shí)間是所述輸出電流的四個(gè)循環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第二相移的斜率是所述第一相移的斜率的雙倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第二相移的波峰是至少十二度，所述第二相移的斜率是每個(gè)所述輸出電流的循環(huán)至少六度，并且所述持續(xù)時(shí)間是所述輸出電流的四個(gè)循環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述檢測(cè)包括確定所述偏離是否使所述輸出電壓頻率落到所述逆變器的頻率保護(hù)窗口以外，其中所述檢測(cè)由所述逆變器的頻率檢測(cè)器執(zhí)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述第一相移被選擇以使所述輸出電壓頻率在與所述逆變器相關(guān)聯(lián)的過(guò)頻率保護(hù)窗口或低頻率保護(hù)窗口以內(nèi)，并且所述第二相移被選擇以使所述輸出電壓頻率落到與所述逆變器相關(guān)聯(lián)的過(guò)頻率保護(hù)窗口或低頻率保護(hù)窗口以外。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中計(jì)算所述協(xié)方差包括計(jì)算所述協(xié)方差的絕對(duì)值，以便產(chǎn)生指示在所述輸出電流相移和所述輸出電壓頻率之間的相關(guān)關(guān)系的孤島效應(yīng)指數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述孤島效應(yīng)指數(shù)是未歸一化的，并且其中所 述預(yù)定義的閾值超過(guò)I. O。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括 在引入所述第一相移之前，對(duì)于所述輸出電流的預(yù)定數(shù)量的循環(huán)不在所述逆變器的所述輸出電流中引入相移，所述預(yù)定數(shù)量的循環(huán)相應(yīng)于小于兩秒的時(shí)間；以及 響應(yīng)于所述逆變器通過(guò)電網(wǎng)連接到所述分布式發(fā)電系統(tǒng)，重復(fù)地在所述輸出電流中不引入相移然后在所述輸出電流中引入所述第一相移，直到所述協(xié)方差超出所述預(yù)定義的閾值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述預(yù)定數(shù)量的循環(huán)是60。
15.一種防止與電網(wǎng)連接的分布式發(fā)電系統(tǒng)從輸電網(wǎng)絡(luò)孤島化的方法，包括 通過(guò)并網(wǎng)逆變器的相位發(fā)生器，在所述分布式發(fā)電系統(tǒng)的逆變器的輸出電流中將所述輸出電流的相位移動(dòng)第一相移； 通過(guò)控制器計(jì)算包括所述第一相移以及所述逆變器的輸出電壓的頻率的相關(guān)函數(shù)；響應(yīng)于所述相關(guān)函數(shù)的輸出超過(guò)閾值，所述相移發(fā)生器將所述輸出電流的相位移動(dòng)大于所述第一相移的第二相移； 確定所述輸出電壓頻率是否落到所述逆變器的頻率保護(hù)窗口以外；以及響應(yīng)于所述輸出電壓頻率落到所述頻率保護(hù)窗口以外，使所述逆變器中斷向被連接到所述逆變器的負(fù)載的輸出電流。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一相移根據(jù)第一連續(xù)函數(shù)被移動(dòng)并且所述第二相移根據(jù)第二連續(xù)函數(shù)被移動(dòng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一連續(xù)函數(shù)是正弦函數(shù)并且所述第二連續(xù)函數(shù)是正弦函數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一相移至少持續(xù)所述輸出電流的四個(gè)循環(huán)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一相移具有當(dāng)所述逆變器被連接到所述輸電網(wǎng)絡(luò)時(shí)使得所述輸出電壓頻率保留在所述頻率保護(hù)窗口以內(nèi)的波峰。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第二相移具有當(dāng)所述分布式發(fā)電系統(tǒng)從所述輸電網(wǎng)絡(luò)孤島化時(shí)使得所述輸出電壓頻率落到所述頻率保護(hù)窗口以外的波峰。
全文摘要
本發(fā)明提出一種防孤島效應(yīng)的實(shí)施方式，其在逆變器的輸出電流中引入小的連續(xù)變化的相移模式。在與電網(wǎng)連接的模式中，這種相移模式不具有對(duì)逆變器的輸出電壓的頻率的影響。然而，當(dāng)被孤島化時(shí)，相移將使電壓頻率從標(biāo)稱偏離。輸出電流相位的改變因此與電壓頻率很好地相關(guān)，所以協(xié)方差指數(shù)被用于檢測(cè)孤島化配置。當(dāng)該指數(shù)超出閾值時(shí)，較大的相移模式被引入輸出電流中，其大至足以使電壓頻率落到逆變器的斷開(kāi)保護(hù)窗口以外而不損害逆變器的功率品質(zhì)且確保逆變器的可靠斷開(kāi)。
文檔編號(hào)H02J3/38GK102812609SQ201180008244
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
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