[发明专利]一种对等控制下基于储能变流器的主动微电网无缝切换方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，涉及含分布式电源的微电网控制技术，具体为一种对等控制下基于储能变流器的主动微电网无缝切换方法。

背景技术

在目前的微电网建设时，由于运行成本的需求，一般储能变流器的配置功率不能覆盖微电网内的所有负载功率及其他分布式能源的功率(如光伏、风电等)，在进行模式切换时，需要根据储能变流器额定功率、储能元件的荷电状态、负载的重要程度、分布式能源的发电状态等条件，有选择切除微电网内部分单元。即微电网在进行模式切换前需要网内负载和其他分布式能源进行调整，因此，一般以储能变流器为主电源的微电网在进行模式切换前需要对网内运行状态进行预控制，即主动的模式切换。本发明亦从微电网主动模式切换出发，研究微电网模式平滑切换的方法和策略。

为了实现微电网并离网模式的平滑切换，目前国内外学者提出的微电网并离网状态切换控制方式一般有2种：

1.)并离网时均采用电流闭环控制，如附图1所示。

优点是，并网时采用P/Q控制，功率控制稳定。且由于模式切换前后均采用相似的电流闭环控制，在状态切换时，将并网P/Q的计算输出量作为V/f控制的初始值，可实现控制器模式的平滑切换。

缺点是，在离网运行时，由于存在电流内环，调节参数较复杂，且负载发生变化时，电流环的调节速度会影响调节效果。在状态切换前后，虽然V/f控制和P/Q控制的控制过程相似，但是控制参数不能通用，特别是离网时内环电流参数k_pi配置不合理扰动较大甚至失稳。即在状态切换时，不但要进行控制器的切换，还要完成控制参数的切换。

2.)并离网时均采用下垂控制，如附图2所示。

优点是，为模式切换前后控制原理相似，仅在离网时去掉并网时的功率闭环即可。

缺点是，并网功率控制时，储能变流器间容易存在环流问题。由于线路阻抗、控制参数等因素考虑不充分，并网带功率外环的下垂容易在储能变流器间存在功率环流问题，特别是无功环流，且无功环流大小对电压幅值下垂系数敏感。

发明内容

本发明的目的是提供一种对等控制下基于储能变流器的主动微电网无缝切换方法，它能方便地实现微电网并网运行和离网运行间的相互切换，切换时瞬间冲击小。

本发明具体通过以下技术方案实现上述目的：

一种对等控制下基于储能变流器的主动微电网无缝切换方法如附图3所示，包括如下步骤：

(1)微电网与电网并网运行时，对微电网采用传统的P/Q控制；

(2)接到微电网由并网运行转离网运行的指令后先采用下垂控制，通过对下垂控制起始值的计算，保持各储能变流器的输出功率和传统的P/Q控制时相同，然后对微电网内的所有储能变流器的下垂曲线的频率初始值f₀和电压幅值初值U₀同时进行调节，实现所有储能变流器总输出功率不变的前提下，储能变流器总输出功率按照容量在各变流器间分配；

(3)微电网断开并网开关，由并网状态切换为离网状态；

(4)在微电网离网运行时采用基于下垂的相电压幅值/相角控制，对微电网的运行频率、电压幅值进行调整；

(5)接到微电网由离网运行转并网运行的指令后，微电网进行准同期并网控制。对微电网的运行频率和电压幅值采用有差调节，频率期望根据需同步的电源频率、同步时间、最大允许频率差、最大允许角度差计算得到，电压幅值期望为需同步的电源电压幅值。满足准同期并网条件后，合上并网开关。

(6)将微电网在离网运行状态下的基于下垂的相电压幅值/相角控制转并网P/Q控制，对微电网内各储能变流器的功率采用逐步恢复到设定值的爬坡控制。

本发明有益效果：

本发明提供了对等模式下基于储能变流器的主动微电网无缝切换方法，并网时采用传统的P/Q控制，离网时采用了基于下垂控制的单相电压闭环控制，克服了现有储能变流器并离网运行模式互相转换时，依赖控制方式基本一致从而导致的参数敏感、不能同时保持并网、离网控制稳定性的问题。实现了基于储能变流器的主动微电网无缝切换，保证微电网状态切换时，对微电网内负荷的不间断供电。

本发明能够实现在微电网从并网运行转为孤岛运行时，负载侧供电连续，负载感受不到微电网从主电网断开造成的电压波动，保证负载的供电连续，且通过调整下垂曲线的频率初值f₀、电压初值U₀实现储能变流器根据容量自动分配负载，克服了微电网和大电网断开后个别储能变流器超载的问题。