基于FBD法的分布式光伏并网系统谐波检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于FBD法的分布式光伏并网系统谐波检测方法，用FBD检测法快捷的运算过程代替传统瞬时无功检测法中前期的繁琐坐标变换过程，通过对电网电流i

Harmonic detection method of distributed photovoltaic grid connected system based on FBD method

【技术实现步骤摘要】
基于FBD法的分布式光伏并网系统谐波检测方法
：本专利技术涉及输变电供电检修领域，特别是涉及一种基于FBD法的分布式光伏并网系统谐波检测方法。
技术介绍
：我国电力系统的电能来源主要以火电为主，随着煤炭、石油等化石燃料的储量日渐不足，寻找替代化石燃料的清洁能源迫在眉睫。太阳能作为储量最大且分布最广的能源，是目前人类所能利用的最合适的清洁能源。光伏发电系统可根据运行方式的不同分为独立光伏系统和并网光伏系统。独立光伏系统成本高、维护困难，故应用面窄。目前，光伏系统多采用并网运行方式。光伏阵列、变流器和控制系统是光伏并网系统最主要的构成部分。光伏阵列是系统功能实现的基础，有太阳能电池板组合串并联组成的光伏阵列是在太阳能和电能之间完成光电转换的设备，是决定整个系统发电质量的关键。变流器是连接光伏发电系统和电网的媒介，担负着稳定电压、抑制谐波、提高电能质量的责任。近年来，大量的光伏发电站投入建设和使用。由于天气、太阳直射角度等因素的影响，光伏阵列逆变器较少处于满负荷运载状态，阴雨天运载负荷较低，夜晚甚至处于空载状态。这就在光伏阵列并网过程中带来了谐波问题，影响电网的电能质量。因此，在并网系统中需要加入谐波抑制和无功补偿装置，并要求实时、精确地检测负载中的谐波电流分量。谐波检测是实现谐波抑制的前提，目前谐波检测方法研究方向主要有模拟滤波器法、FFT检测法、神经网络检测法和瞬时无功检测法；模拟滤波器法用滤波器和电流互感器分别测得工频分量与实际电流，相减得到谐波分量，此方法简单易行，但精度受限；FFT检测法是利用傅里叶变换得到各次谐波分量再进行反变换的方式得到谐波分量，该种方法精度较高，但计算量较大，数据处理需要时间；神经网络检测法尚属于研究阶段，是使用神经网络进行训练和改变权值来实现谐波检测，此方法在精度和处理速度方面均可达到检测要求，但还未投入使用；瞬时无功检测法是目前普遍使用的方法，是利用矩阵变换的方式处理瞬时电压和电流，可以较为精确地得到三相系统的谐波电流。
技术实现思路
：本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，基于FBD(Fryze-Buchholz-Dpenbrock)检测法对于传统瞬时无功检测法进行改进，用FBD检测法快捷的运算过程代替传统瞬时无功检测法中前期的繁琐坐标变换过程，提高运算量和运算速度，且可以直接用于三相三线制的分布式光伏并网系统中的基于FBD法的分布式光伏并网系统谐波检测方法。本专利技术的技术方案是：一种基于FBD法的分布式光伏并网系统谐波检测方法，步骤一、获取光伏并网系统结构图的电路；步骤二、利用等效替代的思想，把电路中的各相负载等效成串联在各相上的等效电导获得等效电路；步骤三、采用FBD检测法，根据等效电导的值对电路电流进行分解，对电网电流ia,ib,ic和锁相环产生的正弦电压信号Sin-Cos进行运算，得到有功电导Gp(t)和无功电导Gq(t)；步骤四、经过电导和电流的转换关系，得到p-q坐标下的有功电流ip与无功电流iq；步骤五、经过瞬时无功检测法的矩阵逆变换，得到谐波电流。进一步的，所述步骤四中，有功电导Gp(t)和无功电导Gq(t)与有功电流ip和无功电流iq之间转换所采用的转换公式为：进一步的，所述转换公式由以下方法获得：由FBD检测法中有功电导和无功电导的公式整理可得：瞬时无功检测法中有功电流、无功电流与三相电流的坐标转换公式为：根据上述两式中，由FBD检测法中的有功电导和无功电导与瞬时无功检测法中的有功电流和无功电流存在的线性关系获得。进一步的，所述步骤五中，谐波电流由以下方式获得：经过LPF滤波器得到p-q坐标下的有功直流分量和无功直流分量最后经过两次矩阵的逆变换得到基波分量ial,ibl,icl，具体方法如下：结合实际三相电流就可以获得谐波电流iah,ibh,ich，公式如下：(iahibhich)T＝(iaibic)T-(ialiblicl)T(6)。本专利技术的有益效果是：谐波检测是实现谐波抑制的前提，目前谐波检测方法研究方向主要有模拟滤波器法、FFT检测法、神经网络检测法和瞬时无功检测法。模拟滤波器法用滤波器和电流互感器分别测得工频分量与实际电流，相减得到谐波分量。此方法简单易行，但精度受限。FFT检测法是利用傅里叶变换得到各次谐波分量再进行反变换的方式得到谐波分量，该种方法精度较高，但计算量较大，数据处理需要时间。神经网络检测法尚属于研究阶段，是使用神经网络进行训练和改变权值来实现谐波检测。此方法在精度和处理速度方面均可达到检测要求，但还未投入使用。瞬时无功检测法是目前普遍使用的方法，是利用矩阵变换的方式处理瞬时电压和电流，可以较为精确地得到三相系统的谐波电流。本专利技术提出的谐波检测方法是基于FBD(Fryze-Buchholz-Dpenbrock)检测法对于瞬时无功检测法的改进，FBD检测法运算速度快，没有繁琐的坐标变换环节，主要应用于单项并网系统。改进之后的检测方法理论上可以在运算量和运算速度的性能上得到较大提升，且可以直接用于三相三线制的分布式光伏并网系统中。经试验检测，本专利技术提出的改进谐波检测方法响应速度快、波形稳定、可靠性高，整体性能较传统方法提升50％。附图说明：图1为光伏并网系统结构图。图2为FBD法等效电路图。图3为改进瞬时无功检测法原理图。图4为瞬时无功检测法性能图。图5为FBD改进瞬时无功检测法性能图。具体实施方式：实施例：参见图1、图2、图3、图4和图5。基于FBD法的分布式光伏并网系统谐波检测方法，用FBD检测法快捷的运算过程代替传统瞬时无功检测法中前期的繁琐坐标变换过程，通过对电网电流ia,ib,ic和锁相环产生的正弦电压信号Sin-Cos进行运算，得到有功电导Gp(t)和无功电导Gq(t)，再经过电导和电流的转换关系，得到有功电流ip与无功电流iq，接下来再经过瞬时无功检测法的矩阵逆变换，即可得到谐波电流；运用FBD法改进后的瞬时无功检测法，可节省传统坐标转换环节中一半的加法器和乘法器，简化了有功电流和无功电流的计算过程；不仅节省了数据存储空间，且运算量大幅降低，提高了谐波检测效率；该方法同时克服了传统FBD检测法只能用于处理单相系统缺陷，将FBD法扩展至三相四线制电网系统；在进行三相电流运算时，零序电流被抵消。因此，在计算过程中不必考虑零序电流的影响。下面结合附图对本申请进行详细描述。按照功能将光伏并网系统细分，系统主要工作部件有：电池板阵列、Boost电路、MPPT跟踪系统、电流检测系统、逆变器、电压调节控制器和PWM发生器。光伏并网发电系统的组成和工作原理，如图1光伏并网系统结构图所示。光伏阵列工作电压的设定，决定了整个光伏系统的功率输出。图中MPPT，就是完成最大功率点跟踪的系统。MPPT单元输出系统最大功率点电压，电压调节单元(AVR)利用其与Boost电路测量电压的误差来调节输出。S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FBD法的分布式光伏并网系统谐波检测方法，其步骤是：步骤一、获取光伏并网系统结构图的电路；步骤二、利用等效替代的思想，把电路中的各相负载等效成串联在各相上的等效电导获得等效电路；步骤三、采用FBD检测法，根据等效电导的值对电路电流进行分解，对电网电流i

【技术特征摘要】
1.一种基于FBD法的分布式光伏并网系统谐波检测方法，其步骤是：步骤一、获取光伏并网系统结构图的电路；步骤二、利用等效替代的思想，把电路中的各相负载等效成串联在各相上的等效电导获得等效电路；步骤三、采用FBD检测法，根据等效电导的值对电路电流进行分解，对电网电流ia,ib,ic和锁相环产生的正弦电压信号Sin-Cos进行运算，得到有功电导Gp(t)和无功电导Gq(t)；步骤四、经过电导和电流的转换关系，得到p-q坐标下的有功电流ip与无功电流iq；步骤五、经过瞬时无功检测法的矩阵逆变换，得到谐波电流。


2.根据权利要求1所述的基于FBD法的分布式光伏并网系统谐波检测方法，其特征是：所述步骤四中，有功电导Gp(t)和无功电导Gq(t)与有功电流ip和无功电流iq之间转换所采用的转换公式为：





3.根据权利要求2所述的基于FBD法的分布式...

【专利技术属性】
技术研发人员：石智永，耿琦，刘念祖，翟进乾，王国亮，季国剑，张凯，左杨，谢彬，李文建，周兴华，宁杰，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司郑州供电公司，北京中恒博瑞数字电力科技有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41