基于小波变换的模糊控制孤岛检测方法
【专利摘要】本发明属于电力电子运用领域，尤其涉及一种用于分布式发电系统的孤岛检测方法，该方法通过小波变换和模糊控制，解决了传统孤岛检测方法对系统电能质量影响大的问题，判断孤岛效应时，将逆变器输出的电压和电流信号分离，电压分量经dq变换后，进行小波分析，再将信号模糊化控制，提取频率信号，与经dq变换的电流信号叠加后输入到电流控制框，再进行空间矢量调制，给逆变器提供驱动信号，对系统形成闭环反馈控制，当断路器断开时公共耦合点电压发生变化，利用小波检测电压和频率变化，可以快速判断系统的运行状况，从而检测出孤岛效应。
【专利说明】基于小波变换的模糊控制孤岛检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力电子运用领域，涉及一种逆变器，尤其涉及一种用于分布式发电系统的基于小波变换的模糊控制孤岛检测方法。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展，科技的进步，人类所消耗的资源越来越多，全球能源危机和环境污染问题日益严重。分布式并网发电将太阳能、风能、生物质能等新能源的能量转化为电能，并通过并网逆变器注入电网。在并网运行时，当电网因为某种原因停止向负载供电时，分布式并网发电系统仍继续向电网供电，从而使电网局部负荷仍处于供电状态，从而产生孤岛效应。
[0003]孤岛现象会对电气设备和检修人员带来很大的危害，因而针对并网系统，所有并网逆变器必须具有反孤岛功能。为了快速有效的检测出孤岛，许多抗孤岛方法被提出，其中主要分为被动式孤岛检测和主动式孤岛检测。被动式检测主要是利用孤岛形成瞬间分布式能源(DG)输出的各项参数出现瞬间波动，通常是计算总谐波畸变率(THD)或者电压不平衡度(VU)来检测孤岛，对于这种检测方法，当并网逆变器和本地负载之间的功率匹配度较好时，主电网断开后，系统中被测量的电气量在一定时间内变化较小往往不能超出检测阈值，检测存在较大的盲区。
[0004]主动式检测方法，由于人为加入一个小的扰动，孤岛状态下，这些扰动会引起电压或频率的不稳定，同时导致逆变器输出电流波形畸变，对系统的电能质量往往产生极大影响，使系统稳定性变差。

【发明内容】

[0005]为了解决现有技术中存在的孤岛检测中系统的电能质量受影响、系统稳定性变差等问题，本发明提出一种基于小波变换的模糊控制孤岛检测方法，本发明检测方法相比于传统主动检测方法，加入了小波分析以及模糊控制策略，对系统电能质量影响较小，具有更加好稳定性。
[0006]为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案:一种基于小波变换的模糊控制孤岛检测方法，主要包括以下步骤:
[0007](I)检测分布式电源的电压、频率和电流，判断是否符合孤岛检测条件，如果是执行步骤(6)，如果否执行步骤(2);
[0008](2)分布式电源经LC滤波后，对电压、电流信号分别进行dq变换，提取电压分量、电流分量和电压频率分量；
[0009](3)利用锁相环对dq变换后的电压信号进行锁相，用小波变换分析电压信号并计算谐波电压检测量，判断谐波电压检测量是否超出预设值，并提取电压分量和电压频率分量反馈给步骤四中模糊控制环节；
[0010](4)利用模糊规则控制信号，模糊化电压分量和电压频率分量输入值后，将输出值与步骤(2)中经dq变换后的电流分量叠加，输出后经PI调节，dq反变换输入SVPWM，再输入逆变器形成闭环控制；
[0011](5)反馈过程中，检测电压和电压频率，判断是否符合孤岛检测条件；
[0012](6)分布式电源为孤岛状态，检测结束。
[0013]进一步地，上述步骤(1)、(5)中的孤岛检测符合条件为电压频率f〈fmin(49.5Hz)或者 f>fmax(50.5Hz)。
[0014]进一步地，上述步骤⑵中对电压、电流信号分别进行dq变换，先将其变换到旋转坐标系下，通过以下公式(I)实现:
【权利要求】
1.一种基于小波变换的模糊控制孤岛检测方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)检测分布式电源的电压、频率和电流，判断是否符合孤岛检测条件，如果是执行步骤(6)，如果否执行步骤(2); (2)分布式电源经LC滤波后，对电压、电流信号分别进行dq变换，提取电压分量、电流分量和电压频率分量； (3)利用锁相环对dq变换后的电压信号进行锁相，用小波变换分析电压信号并计算谐波电压检测量，判断谐波电压检测量是否超出预设值，并提取电压分量和电压频率分量反馈给步骤四中模糊控制环节； (4)利用模糊规则控制信号，模糊化电压分量和电压频率分量输入值后，将输出值与步骤(2)中经dq变换后的电流分量叠加，输出后经PI调节，dq反变换输入SVPWM，再输入逆变器形成闭环控制； (5)反馈过程中，检测电压和电压频率，判断是否符合孤岛检测条件； (6)分布式电源为孤岛状态，检测结束。
2.如权利要求1所述的基于小波变换的模糊控制孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤(I)、(5)中的孤岛检测符合条件为电压频率f<fmin(49.5Hz)或者f>fmax(50.5Hz)。
3.如权利要求1所述的基于小波变换的模糊控制孤岛检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中对电压、电流信号分别进行dq变换，先将其变换到旋转坐标系下，通过以下公式(I)实现:
4.如权利要求1所述的基于小波变换的模糊控制孤岛检测方法，其特征:所述步骤(3)中的小波变换分析过程包括以下步骤: a、提取电源信号的电压分量和电压频率分量； b、利用小波函数计算系统中谐波电压值，与设定值进行比较，判断是否大于设定值，如果是则继续检测0.05秒，如果否则返回开始处； C、监测谐波电压值0.05秒，并继续与设定值比较，如果大于设定值，则检测电压频率是否大于50.5Hz或小于49.5Hz，如果是则返回监测点，如果否就继续监测0.02秒后返回开始处。
5.如权利要求4所述的基于小波变换的模糊控制孤岛检测方法，其特征:所述提取谐波电压值的小波函数为:
6.如权利要求4所述的基于小波变换的模糊控制孤岛检测方法，其特征:所述设定值为 10V-30V。
7.如权利要求1所述的基于小波变换的模糊控制孤岛检测方法，其特征:所述步骤(3)中，输入值电压频率分量设定为f (Hz) = {Small，Medium，High}，电压分量设定为V(V)={Low, Medium, High},输出值为 Threshold = {Low, Medium, High},输入、输出都采用三角形隶属度函数，将输入量进行量化，并且把对应的模糊子集分档，采用T-S模型作为模糊规则。
【文档编号】G01R31/00GK104007349SQ201410259559
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】郑宏, 叶晶晶, 张云 申请人:江苏大学