逆变器装置及其主动式孤岛侦测方法与流程

本发明是涉及一种主动式孤岛侦测技术，且特别涉及一种逆变器装置及其主动式孤岛侦测方法。

背景技术：

1、孤岛侦测技术是在发电设备中的必要技术，主要负责处理区域脱网时发电设备引发的能量共振，致设备无法正常停止发电导致相关电力安全问题(例如，检修人员触电)。以标准孤岛测试流程中，会模拟电力设备区域谐振下进行断电，通常此共振条件下，需要以主动式孤岛侦测达成保护的效果，主动式孤岛侦测是指注入扰动信号方式侦测设备是否脱网。

2、注入扰动方式虽然可以增强系统共振下的侦测能力，相对地因主动将扰动注入到市电中，也会引发电力品质下降问题，且电力品质在市电并网法规(如 en50549)有较严格的品质规范，除谐波（harmonic）与总谐波失真 （thd）5%要求外，亦要求功率/虚功率设定精度需小于<2%，主动扰动容易导致这些条件无法同时符合并网要求。

3、因此，本发明是在针对上述的困扰，提出一种逆变器装置及其主动式孤岛侦测方法，以解决现有技术所产生的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是在于提供一种逆变器装置及其主动式孤岛侦测方法，其达成在最小化注入扰动量的条件下达成主动侦测非计划性孤岛系统的效果，顺利让市电跳脱与切换至独立运作(standalone)模式，并且在并网条件下可改善实/虚功率的控制精度，符合并网法规规范。

2、在本发明的一实施例中，提供一种主动式孤岛侦测方法，其应用于一逆变器装置，逆变器装置耦接一电网与一负载，电网产生一交流电压，逆变器装置接收一直流电压，并将其转换为一交流电流，且传送交流电流至电网。主动式孤岛侦测方法包括下列步骤：对交流电压进行带通滤波，以得到交流电压的通带频率；判断通带频率是否小于一临界频率值：若是，根据正移频系数与负移频系数交替式产生第一控制频率值，其中第一控制频率值关联交流电压的瞬时频率值与通带频率；以及若否，根据初始移频系数持续产生第二控制频率值，其中第二控制频率值关联交流电压的瞬时频率值与通带频率；以及根据第一控制频率值及第二控制频率值的其中之一、交流电流、交流电压、一实功率指令与一虚功率指令，调整交流电流的频率。

3、在本发明的一实施例中， 第一控制频率值与第二控制频率值以不同周期产生，且第一控制频率值对应的周期大于第二控制频率值对应的周期。

4、在本发明的一实施例中， 正移频系数与负移频系数对应的第一控制频率值分别在交流电压的第n个周期与第2n个周期产生，n为正整数。

5、在本发明的一实施例中， 第二控制频率值在交流电压的每个周期产生。

6、在本发明的一实施例中，第一控制频率值cf1=[cf+k(df0)×df0]×f，f为交流电压的瞬时频率值，df0等于通带频率除以交流电压的标称频率值，cf为正移频系数或负移频系数，k为正回授增益。

7、在本发明的一实施例中， k与df0呈线性正比关系，在df0等于零时，k为正值。

8、在本发明的一实施例中，第二控制频率值cf2=[cf’+k(df0)×df0]×f，f为交流电压的瞬时频率值，df0等于通带频率除以交流电压的标称频率值，cf’为初始频系数，k为正回授增益。

9、在本发明的一实施例中，通带频率介于6～60赫兹之间。

10、在本发明的一实施例中， 还提供一种逆变器装置，耦接一电网与一负载，电网产生一交流电压，逆变器装置包括一电流控制型逆变器、一频率侦测器、一处理器与一功率控制电路。电流控制型逆变器用以接收一直流电压，并将此转换为一交流电流，且传送交流电流给电网。频率侦测器耦接电网、负载与电流控制型逆变器，并用以侦测交流电压，且对其进行带通滤波，以取得交流电压的通带频率。处理器耦接频率侦测器，并用以接收交流电压的瞬时频率值与通带频率。在通带频率小于一临界频率值时，处理器根据正移频系数与负移频系数交替式产生第一控制频率值。第一控制频率值关联交流电压的瞬时频率值与通带频率。在通带频率并未小于临界频率值时，处理器根据初始移频系数持续产生第二控制频率值，其中第二控制频率值关联交流电压的瞬时频率值与通带频率。功率控制电路耦接电流控制型逆变器、负载、电网与处理器，并用以接收第一控制频率值及第二控制频率值的其中之一、交流电流、交流电压、一实功率指令与一虚功率指令，以据此调整交流电流的频率。

11、在本发明的一实施例中，处理器用于以不同周期产生第一控制频率值与第二控制频率值，且第一控制频率值对应的周期大于第二控制频率值对应的周期。

12、在本发明的一实施例中，处理器用以在交流电压的第n个周期与第2n个周期分别产生正移频系数与负移频系数对应的第一控制频率值，n为正整数。

13、在本发明的一实施例中， 处理器用以在交流电压的每个周期产生第二控制频率值。

14、在本发明的一实施例中，第一控制频率值cf1=[cf+k(df0)×df0]×f，f为交流电压的瞬时频率值，df0等于通带频率除以交流电压的标称频率值，cf为正移频系数或负移频系数，k为正回授增益。

15、在本发明的一实施例中，k与df0呈线性正比关系，在df0等于零时，k为正值。

16、在本发明的一实施例中，第二控制频率值cf2=[cf’+k(df0)×df0]×f，f为交流电压的瞬时频率值，df0等于通带频率除以交流电压的标称频率值，cf’为初始频系数，k为正回授增益。

17、在本发明的一实施例中，通带频率介于6～60赫兹之间。

18、在本发明的一实施例中，频率侦测器包括一电压侦测器与一锁相回路。电压侦测器耦接电网、处理器、负载与电流控制型逆变器，并用以侦测交流电压，且输出交流电压。锁相回路耦接电压侦测器与处理器。锁相回路用以撷取交流电压，并对其进行带通滤波，以取得交流电压的通带频率。

19、在本发明的一实施例中，功率控制电路包括一积分器、一功率回授电路、一功率控制器、一电流同步电路与一电流控制器。积分器耦接处理器，并用以接收与积分第一控制频率值或第二控制频率值，以产生一相位角。功率回授电路耦接电流控制型逆变器、负载与电网，并用以接收交流电压与交流电流，且据此产生实回授功率与虚回授功率。功率控制器耦接功率回授电路，并用以接收实回授功率、虚回授功率、实功率指令与虚功率指令，且据此产生一控制电流。电流同步电路耦接功率控制器与积分器，并用以接收控制电流与相位角，且据此产生一同步电流。电流控制器耦接电流同步电路与电流控制型逆变器，并用以接收同步电流，以据此控制电流控制型逆变器调整交流电流的频率。

20、基于上述，主动式孤岛侦测方法在通带频率小于临界频率值时，根据正移频系数与负移频系数交替式产生第一控制频率值，以降低对逆变器装置所输出的实/虚功率与输出电流的总谐波失真（thd）的影响，以改善thd与实/虚功的控制精准度。在通带频率并未小于临界频率值时，根据初始移频系数持续产生第二控制频率值，促使电网发生过压（ov）、欠压（uv）、超频（of）或欠频（uf）现象，即加快孤岛检测。