[发明专利]基于变流器输出电流的分布式电源切换控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子设备控制领域，尤其涉及一种基于变流器输出电流的分布式电源切换控制方法。

背景技术

当电网发生故障时，引起电网断路器跳闸，原并网运行的分布式电源系统处在孤岛运行状态，形成分布式电源带当地负载独立工作的情况，这种情况具有突发性和随机性，称为非计划孤岛。由于非计划孤岛的不确定性，如何保证非计划孤岛切换过程中的稳定供电显得十分重要。

在孤岛发生时，分布式电源从电流源控制向电压源控制的切换，保证负载供电电压不变；当电网恢复供电时，分布式电源从电压源控制向电流源控制的切换控制，实现并网运行。

非计划孤岛下电网断电造成的无功不平衡，可以通过改进锁相环来限制其引起的频率畸变；非计划孤岛下电网断电造成的有功不平衡，可以通过改变逆变器输出有功来限制其引起的电压畸变。要改变逆变器输出功率，一种方法是直接改变参考电流值，另一种方法则从保证给负载供电的电压不畸变出发，控制参考电压。

传统情况下，分布式电源的变流器在并网运行时可采用下垂控制，在孤网运行时可采用恒压恒频（V/F）控制。孤岛现象发生和电网恢复供电时要进行并网/孤岛切换。目前在非计划孤岛情况下，已有两种方法来实现并网转孤网的无缝切换：已有技术[1]，见IEEETRANSACTIONSONPOWERELECTRONICS第23卷第3期出版的“IndirectCurrentControlAlgorithmforUtilityInteractiveInvertersinDistributedGenerationSystems”，依据单相分布式电源的LCL滤波器矢量关系，提出了以控制电容电压来控制流入电网电流的间接控制策略，在并网转孤网时通过对电容电压的限幅，来保证公共连接点（PCC点）电压在一定的范围内；已有技术[2]，见IEEETRANSACTIONSONPOWERELECTRONICS第29卷第7期出版的“IndirectCurrentControlBasedSeamlessTransferofThree-phaseInverterinDistributedGeneration”，该技术方法不依赖于LCL滤波器矢量关系，通过对电流控制器输出的限幅完成切换时PCC点电压控制，属于三相的间接电流控制方法；已有技术[1]和[2]均可称为间接电流控制。但是[1]中间接电流控制依赖于所提出的单相拓扑以及LCL滤波器矢量关系。[2]中分布式电源并网转孤网时基于电网电流的控制会迅速启动电压限幅器，应用了电网阻抗参数来进行解耦控制，并通过流入电网的指令电流形成电流闭环来实现切换控制，在已知流入电网电流指令的情况下应用。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种基于变流器输出电流的分布式电源切换控制方法，用于解决非计划孤岛发生时分布式电源无缝切换和电网恢复时分布式电源无缝切换的问题，实现切换时PCC点电压的平滑过渡。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是通过对变流器输出电流的控制来启动电压限幅器以实现在切换过程中供电电压不畸变。其特征在于在分布式电源变流器的电感电流内环控制的基础上增加电压外环、前馈电压环和电感电流外环，并且应用电压限幅器实现分布式电源从电流源控制向电压源控制的切换控制和从电压源控制向电流源控制的切换控制；在非计划孤岛发生时变流器输出电流产生突变，变流器输出电流的参考值与实际值比较产生差值，该差值经过PI控制器放大后启动电压限幅器，实现电流源控制向电压源控制的切换；当电网恢复供电后，电压限幅器失去作用，实现电压源控制向电流源控制的切换；前馈电压环直接作用于调制波，提高切换控制的响应速度。

其中，所述变流器输出电流参考值与实际值比较产生差值经过PI控制器放大，PI控制器参数可根据切换前后供电电压质量的要求和电压环的响应速度要求进行修改。

所述前馈电压环直接作用于调制波并提高切换速度，前馈电压环PI控制器参数由切换速度的要求确定，可与电压外环的PI控制器参数不同。

所述同步旋转坐标系电压限幅器设计依据IEEEStd_15472003标准。

本发明具有以下有益效果：本发明通过变流器输出电流参考值与实际值的差值间接启动电压限幅器来控制分布式电源系统的PCC点电压，孤岛时实现电流源控制向电压源控制的无缝切换，电网恢复供电后实现电压源控制向电流源控制的无缝切换，保障负载供电的电压质量；该控制方法只与分布式电源变流器自身参数有关，控制方法不受电网参数的影响。

附图说明

图1为本发明的分布式电源变流器系统示意图；