一种基于MPPT的孤岛检测方法技术

本发明专利技术属于光伏发电与分布式发电逆变器控制技术领域，涉及一种基于MPPT的孤岛检测方法，本发明专利技术通过对MPPT的扰动，影响并网点的电压幅值，根据并网点的电压幅值判定是否发生孤岛，以及通过增大Boost升压电路的占空比D对MPPT进行扰动，达到减小光伏输出电压和功率的目的。离网时光伏输出功率的减小，会引起并网点电压的减小，当并网点电压偏离正常范围时就可以判定为孤岛状态。本发明专利技术充分考虑了本地负载与分布式光伏发电系统的有功匹配情况，参数设置更加合理，消除了检测盲区，扰动周期设置更加合理，减小了功率损耗、降低了对电能质量的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于分布式发电逆变器控制
，涉及一种基于MPPT的孤岛检测方法。
技术介绍
随着化石燃料的枯竭，可再生清洁能源越来越受重视。太阳能作为一种清洁可再生能源，得到了快速发展。随着光伏发电技术的进步，越来越多的分布式光伏发电系统被投入使用。分布式光伏发电系统大量接入电网，也带来了一些新的问题，关键问题之一就是如何检测孤岛效应。孤岛效应是指公共电网断电后，部分线路和负载由于分布式发电(Distributed Power Generation，DG)的存在而继续维持带电状态，形成电力公司无法控制的局部供电网络。孤岛检测方法包括被动法和主动法两种。被动检测方法原理简单，只需要对相关的参数进行检测，不会影响逆变器输出电能质量，但被动式检测方法阈值很难整定，检测盲区比较大。常见的主动式检测方法有滑模频率偏移法、主动频率偏移法、有功/无功功率扰动法等。主动检测方法能够减小或消除检测盲区，但需要对逆变器输出参数进行扰动，导致电能质量下降和功率损耗。滑模频移法和主动频移法应用比较广泛，但是这两种方法都会引入额外的谐波，其检测盲区受负载的品质因数影响较大。有功功率扰动法不会引入额外的谐波，且检测盲区不受品质因数的影响，但现有文献多是基于逆变器输出电流进行扰动，会造成逆变器输出功率与光伏输出功率之间的不平衡，导致直流母线电压的波动。2011年6月.重庆大学.文献“光伏并网发电系统中孤岛检测方法研究”提出的基于MPPT的有功扰动算法，有效弥补了这一不足，但由于其扰动参数设计不合理，存在检测盲区，功率损耗大。
技术实现思路
本专利技术的目的为解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种基于MPPT的新型孤岛检测算法，本专利技术的检测方法无检测盲区，功率损耗小，为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种基于MPPT的新型孤岛检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：实时采集分布式光伏发电并网发电系统公共耦合点的电压信号，并且对周期数进行计数，通过其电压幅值UPCC和频率f判定是否为孤岛状态、通过周期的个数判定是否对MPPT进行扰动；步骤2：在第50n-1周期若0.88UN≤UPCC≤UN，则对MPPT进行扰动，使得PPV＝0.76Pm；步骤3：在第50n-1周期若UN＜UPCC≤1.1UN，则对MPPT进行扰动，使得PPV＝0.63Pm；步骤4：扰动之后通过判据判定孤岛是否发生。优选地，在所述步骤1的每个工频周期，判断并网点电压幅值UPCC是否在满足0.88UN≤UPCC≤1.1UN，其中，UN表示电网额定电压有效值，并网点电压频率是否满足0.5Hz＜|f-fs|，其中fs表示工频频率，即并网点电压频率是否满足49.5Hz≤f≤50.5Hz，如果并网点电压幅值和频率有任何一个不满足就可以判定为孤岛发生。优选地，所述步骤2，每隔1s对MPPT进行两个工频周期的扰动，通过对MPPT的扰动可使光伏发电并网系统偏离最大工作点，孤岛状态下光伏输出功率的变化会导致并网点电压幅值的变化，孤岛状态下并网点电压UPCC满足： U P C C = P P V R ; ]]>其中，PPV是光伏输出功率，R为本地负载电阻，当PPV减小时，并网点电压会减小，因此通过减小光伏输出功率，可以使并网点电压幅值偏离正常范围。由于每次扰动都会造成功率损耗，所以扰动周期越长越好，同时孤岛运行的时间越短越好。IEEE Std.92-2000规定，当孤岛发生后并网点的电压满足0.88UN≤UPCC≤1.1UN时，最长检测时间为2s。为了尽量减小扰动带来的功率损失，同时为了确保由于偶然因素导致第一次检测失败，在2s之内还能进行第二次检测，本文每隔1s即50个共频周期，对MPPT进行一次扰动，扰动时间为两个工频周期。由于基于MPPT的功率扰动只能减小光伏输出功率，因此最难检测的情况为孤岛发生后并网点电压为UPCC0＝1.1UN。如果每次扰动都按照最难检测的情况进行扰动，会造成功率损耗较大。为了减少扰动造成的功率损耗，本专利技术分别对0.88UN≤UPCC0≤UN、UN＜UPCC0≤1.1UN两种情况进行扰动。当光伏输出电压由最大工作点处的电压减小时，光伏输出电流基本不变，光伏输出功率与光伏输出电压成线性关系。当光伏输出电压UPV在0到Um范围时，P-U曲线可以近似看做一条过原点的直线，即PPV＝k*UPV(k为P-U曲线的斜率)，所以本专利技术通过减小光伏输出电压，实现输出功率的减小。直流母线电压是稳定值，所以通过增大Boost升压电路的占空比D，可以减小光伏输出电压。优选地，所述步骤2在第50n-1周期，若并网点电压幅值UPCC满足0.88UN≤UPCC≤UN，则通过对Boost升压电路的占空比D的扰动，实现对MPPT进行扰动，使得PPV＝0.76Pm，占空比D满足： 1 1 - D × U m = U T ; ]]>扰动后的占控比D1满足： 1 1 - D 1 × U P V = U T ; ]]>UPV＝0.76Um；则：D1＝0.76D+0.24；PPV＝k*UPV＝0.76Pm；正常工作时负载功率Pload满足： P l o a d = U N 2 / R ; ]]>孤岛发生后负载功率Pload满足：Pload＝PPV＝Pm； P m = U P C C 0 2 / R ; ]]>UPCC0＝mUN；其中0.88≤m≤1扰动之后负载功率Pload满足：Pload＝PPV＝0.76Pm；若第50n-1周期已经发生孤岛，则： U 50 n = P P V R = 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于MPPT的孤岛检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：实时采集分布式光伏发电并网发电系统公共耦合点的电压信号，并且对周期数进行计数，通过其电压幅值UPCC和频率f判定是否为孤岛状态、通过周期的个数判定是否对MPPT进行扰动；步骤2：在第50n‑1周期若0.88UN≤UPCC≤UN，则对MPPT进行扰动，使得光伏输出功率PPV＝0.76Pm，其中，Pm为最大功率点处的光伏输出功率；步骤3：在第50n‑1周期若UN＜UPCC≤1.1UN，则对MPPT进行扰动，使得PPV＝0.63Pm，其中，UN示电网额定电压有效值；步骤4：扰动之后通过判据判定孤岛是否发生。

【技术特征摘要】
1.一种基于MPPT的孤岛检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：实时采集分布式光伏发电并网发电系统公共耦合点的电压信号，并且对周期数进行计数，通过其电压幅值UPCC和频率f判定是否为孤岛状态、通过周期的个数判定是否对MPPT进行扰动；步骤2：在第50n-1周期若0.88UN≤UPCC≤UN，则对MPPT进行扰动，使得光伏输出功率PPV＝0.76Pm，其中，Pm为最大功率点处的光伏输出功率；步骤3：在第50n-1周期若UN＜UPCC≤1.1UN，则对MPPT进行扰动，使得PPV＝0.63Pm，其中，UN示电网额定电压有效值；步骤4：扰动之后通过判据判定孤岛是否发生。2.根据权利要求1所述的一种基于MPPT的孤岛检测方法，其特征在于：在所述步骤1的每个工频周期，判断并网点电压幅值UPCC是否在满足0.88UN≤UPCC≤1.1UN，并网点电压频率是否满足0.5Hz＜|f-fs|，其中，fs表示工频频率，如果并网点电压幅值和频率有任何一个不满足就可以判定为孤岛状态。3.根据权利要求1所述的一种基于MPPT的孤岛检测方法，其特征在于：所述步骤2，每隔1s对MPPT进行两个工频周期的扰动，通过对MPPT的扰动可使光伏发电并网系统偏离最大工作点，孤岛状态下光伏输出功率的变化会导致并网点电压幅值的变化，孤岛状态下并网点电压UPCC满足： U P C C = P P V R ; ]]>其中，PPV是光伏输出功率，R为本地负载电阻。4.根据权利要求1所述的一种基于MPPT的孤岛检测方法，其特征在于：所述步骤2在第50n-1周期，若并网点电压幅值UPCC满足0.88UN≤UPCC≤UN，则通过对Boost升压电路的占空比D的扰动，实现对MPPT进行扰动，使得PPV＝0.76Pm，占空比D满足： 1 1 - D × U m = U T ; ]]>扰动后的占控比D1满足： 1 1 - D 1 × U P V = U T ; ]]>UPV＝0.76Um；则：D1＝0.76D+0.24；PPV＝k*UPV＝0.76Pm；若第50n-1周期已经发生孤岛，则： U 50 n = P P V R = 0.76 P m R ≈ 0.87 P m R ; ]]>其中，Um为最大功率点的电压幅值，其中D、D1分别为Boost升压电路扰动前、后占控比，UPV为光伏输出电压，Pm为最大功率点处的光伏输出功率，PPV为光伏输出功率，U50n为第50n周期并网点电压有效值，k为曲线斜率。5.根据权利要求1所述的一种基于MPPT的孤岛检测方法,其特征在于：所述步骤3第50n-1周期，若并网点电压幅值UPCC满足UN＜UPCC≤1.1UN，则通过对Boost升压电路的占空比D的扰动，实现对MPPT进行扰动，使得PPV＝0.63Pm，占空比D满足： 1 1 - D × U m = U T ; ]]>扰动后的占控比D2满足： 1 1 - D 2 × U P V = U T ; ]]>UPV＝0.63Um；则D2＝0.63D+0.37；PPV＝k*UPV＝0.63Pm；若第50n-1已经发生孤岛，则： U 50 n = P P V ...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖静，高立克，杨艺云，张阁，肖园园，司传涛，梁朔，周杨珺，郭敏，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广西;45