基於小波變換的模糊控制孤島檢測方法
2023-07-20 01:43:46 1
基於小波變換的模糊控制孤島檢測方法
【專利摘要】本發明屬於電力電子運用領域，尤其涉及一種用於分布式發電系統的孤島檢測方法，該方法通過小波變換和模糊控制，解決了傳統孤島檢測方法對系統電能質量影響大的問題，判斷孤島效應時，將逆變器輸出的電壓和電流信號分離，電壓分量經dq變換後，進行小波分析，再將信號模糊化控制，提取頻率信號，與經dq變換的電流信號疊加後輸入到電流控制框，再進行空間矢量調製，給逆變器提供驅動信號，對系統形成閉環反饋控制，當斷路器斷開時公共耦合點電壓發生變化，利用小波檢測電壓和頻率變化，可以快速判斷系統的運行狀況，從而檢測出孤島效應。
【專利說明】基於小波變換的模糊控制孤島檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於電力電子運用領域，涉及一種逆變器，尤其涉及一種用於分布式發電系統的基於小波變換的模糊控制孤島檢測方法。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發展，科技的進步，人類所消耗的資源越來越多，全球能源危機和環境汙染問題日益嚴重。分布式併網發電將太陽能、風能、生物質能等新能源的能量轉化為電能，並通過併網逆變器注入電網。在併網運行時，當電網因為某種原因停止向負載供電時，分布式併網發電系統仍繼續向電網供電，從而使電網局部負荷仍處於供電狀態，從而產生孤島效應。
[0003]孤島現象會對電氣設備和檢修人員帶來很大的危害，因而針對併網系統，所有併網逆變器必須具有反孤島功能。為了快速有效的檢測出孤島，許多抗孤島方法被提出，其中主要分為被動式孤島檢測和主動式孤島檢測。被動式檢測主要是利用孤島形成瞬間分布式能源(DG)輸出的各項參數出現瞬間波動，通常是計算總諧波畸變率(THD)或者電壓不平衡度(VU)來檢測孤島，對於這種檢測方法，當併網逆變器和本地負載之間的功率匹配度較好時，主電網斷開後，系統中被測量的電氣量在一定時間內變化較小往往不能超出檢測閾值，檢測存在較大的盲區。
[0004]主動式檢測方法，由於人為加入一個小的擾動，孤島狀態下，這些擾動會引起電壓或頻率的不穩定，同時導致逆變器輸出電流波形畸變，對系統的電能質量往往產生極大影響，使系統穩定性變差。
【發明內容】
[0005]為了解決現有技術中存在的孤島檢測中系統的電能質量受影響、系統穩定性變差等問題，本發明提出一種基於小波變換的模糊控制孤島檢測方法，本發明檢測方法相比於傳統主動檢測方法，加入了小波分析以及模糊控制策略，對系統電能質量影響較小，具有更加好穩定性。
[0006]為實現上述發明目的，本發明採用以下技術方案:一種基於小波變換的模糊控制孤島檢測方法，主要包括以下步驟:
[0007](I)檢測分布式電源的電壓、頻率和電流，判斷是否符合孤島檢測條件，如果是執行步驟(6)，如果否執行步驟(2);
[0008](2)分布式電源經LC濾波後，對電壓、電流信號分別進行dq變換，提取電壓分量、電流分量和電壓頻率分量；
[0009](3)利用鎖相環對dq變換後的電壓信號進行鎖相，用小波變換分析電壓信號並計算諧波電壓檢測量，判斷諧波電壓檢測量是否超出預設值，並提取電壓分量和電壓頻率分量反饋給步驟四中模糊控制環節；
[0010](4)利用模糊規則控制信號，模糊化電壓分量和電壓頻率分量輸入值後，將輸出值與步驟(2)中經dq變換後的電流分量疊加，輸出後經PI調節，dq反變換輸入SVPWM，再輸入逆變器形成閉環控制；
[0011](5)反饋過程中，檢測電壓和電壓頻率，判斷是否符合孤島檢測條件；
[0012](6)分布式電源為孤島狀態，檢測結束。
[0013]進一步地，上述步驟(1)、(5)中的孤島檢測符合條件為電壓頻率f〈fmin(49.5Hz)或者 f>fmax(50.5Hz)。
[0014]進一步地，上述步驟⑵中對電壓、電流信號分別進行dq變換，先將其變換到旋轉坐標系下，通過以下公式(I)實現:
【權利要求】
1.一種基於小波變換的模糊控制孤島檢測方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)檢測分布式電源的電壓、頻率和電流，判斷是否符合孤島檢測條件，如果是執行步驟(6)，如果否執行步驟(2); (2)分布式電源經LC濾波後，對電壓、電流信號分別進行dq變換，提取電壓分量、電流分量和電壓頻率分量； (3)利用鎖相環對dq變換後的電壓信號進行鎖相，用小波變換分析電壓信號並計算諧波電壓檢測量，判斷諧波電壓檢測量是否超出預設值，並提取電壓分量和電壓頻率分量反饋給步驟四中模糊控制環節； (4)利用模糊規則控制信號，模糊化電壓分量和電壓頻率分量輸入值後，將輸出值與步驟(2)中經dq變換後的電流分量疊加，輸出後經PI調節，dq反變換輸入SVPWM，再輸入逆變器形成閉環控制； (5)反饋過程中，檢測電壓和電壓頻率，判斷是否符合孤島檢測條件； (6)分布式電源為孤島狀態，檢測結束。
2.如權利要求1所述的基於小波變換的模糊控制孤島檢測方法，其特徵在於，所述步驟(I)、(5)中的孤島檢測符合條件為電壓頻率ffmax(50.5Hz)。
3.如權利要求1所述的基於小波變換的模糊控制孤島檢測方法，其特徵在於，所述步驟(2)中對電壓、電流信號分別進行dq變換，先將其變換到旋轉坐標系下，通過以下公式(I)實現:
4.如權利要求1所述的基於小波變換的模糊控制孤島檢測方法，其特徵:所述步驟(3)中的小波變換分析過程包括以下步驟: a、提取電源信號的電壓分量和電壓頻率分量； b、利用小波函數計算系統中諧波電壓值，與設定值進行比較，判斷是否大於設定值，如果是則繼續檢測0.05秒，如果否則返回開始處； C、監測諧波電壓值0.05秒，並繼續與設定值比較，如果大於設定值，則檢測電壓頻率是否大於50.5Hz或小於49.5Hz，如果是則返回監測點，如果否就繼續監測0.02秒後返回開始處。
5.如權利要求4所述的基於小波變換的模糊控制孤島檢測方法，其特徵:所述提取諧波電壓值的小波函數為:
6.如權利要求4所述的基於小波變換的模糊控制孤島檢測方法，其特徵:所述設定值為 10V-30V。
7.如權利要求1所述的基於小波變換的模糊控制孤島檢測方法，其特徵:所述步驟(3)中，輸入值電壓頻率分量設定為f (Hz) = {Small，Medium，High}，電壓分量設定為V(V)={Low, Medium, High},輸出值為 Threshold = {Low, Medium, High},輸入、輸出都採用三角形隸屬度函數，將輸入量進行量化，並且把對應的模糊子集分檔，採用T-S模型作為模糊規則。
【文檔編號】G01R31/00GK104007349SQ201410259559
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月11日 優先權日:2014年6月11日
【發明者】鄭宏, 葉晶晶, 張雲 申請人:江蘇大學