[发明专利]一种微电网平滑切换中变流器控制方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种微电网平滑切换变流器，尤其涉及一种微电网平滑切换中变流器控制方法。

背景技术

随着传统能源的快速消耗及环境污染的日趋严峻，以分散的小容量分布式发电系统、储能系统、负荷及保护装置集成的微电网系统成为国内外研究的热点。微电网以并网与孤岛两种运行方式之间的转换发挥了其技术性、经济性、灵活性优势。在运行方式切换过程中能否平滑过渡，是微电网能否保证系统安全稳定运行以及负荷供电可靠性的关键所在。

微电网具有两种工作模式，即并网模式和独立模式。正常情况下，微电网工作于并网模式时，大电网向微电网系统提供电压和频率参考，微电网变流器工作于PQ控制模式， 微电网根据调度指令，向电网输送所需功率；当电网故障时，微电网快速由并网模式转换为独立运行模式，此时微电网系统可工作于V/f控制模式或下垂控制模式，用以维持自身电压和频率的稳定，实现系统的稳定运行；当电网恢复正常时，微电网系统又可以由独立运行模式转入并网运行，控制非常灵活。

微电网并离网模式的平滑切换， 是指在切换过程中， 保证微电网的电压和频率保持在允许的波动区间内。按国际通用微网运行标准规定，应保证在微电网并离网切换后，交流母线电压、频率偏差满足（额定电压）。为了减轻微电网运行模式切换过程中所引起的系统振荡， 应在各微电源变流器层面上选择恰当的控制策略，以实现微电网的平滑切换。

发明内容

为了克服微网运行模式切换过程的难题，本发明提出一种微电网平滑切换中变流器控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明对光储微电网系统中的变流器进行研究，对变流器的PQ控制及V/f 控制进行设计，同时也对两种控制模式间的平滑切换进行了分析。

一种微电网平滑切换中变流器控制方法，包括PQ控制器、V/f控制器和无缝切换控制三个部分。

所述PQ控制器用于并网运行模式中，对变流器进行控制。

所述V/f控制器在离网运行模式下， 保证系统电压和频率的稳定控制。

所述无缝切换控制包括并网运行到离网运行切换、离网运行到并网运行切换和孤岛检测三个部分。

本发明的有益效果是：本发明在并网模式下，系统采用PQ控制，跟踪调度有功、无功功率指令；离网时，采用V/f控制，维持系统电压和频率的稳定；为了实现并网、离网模式的平滑切换，当系统并网运行时，离网控制器实时跟踪PQ控制器输出，以减少并网到离网切换的波动；当由离网转并网运行时，调节微电网电压幅值、频率和相位，使其跟踪电网电压，从而减少并网冲击电流，实现平滑切换。

附图说明

图1 PQ控制框图。

图2 V/f控制框图。

图3 孤岛检测。

具体实施方案

图1中，控制结构为双环结构，内环为电流控制，外环为功率控制；外环功率控制器通过控制变流器输出有功功率和无功功率跟踪有功、无功指令值，实现系统的并网功率控制；内环电流控制器则通过对有功电流和无功电流的反馈控制，实现电流的无差控制。

图2中，系统采用双闭环结构，内环为电感电流控制，外环为电容电压控制，控制系统在坐标系下进行； 为了实现电压的稳定控制，d 轴参考电压通常设定为1pu，q 轴电压参考值为0，将采样到的三相瞬时值电压ea，eb，ec经过/* MERGEFORMAT 变换后得到ed，eq，并与给定的参考信号进行对比，通过对误差进行PI 控制，实现电压的稳定控制。同时，外环控制器输出作为内环电流控制器的参考信号MERGEFORMAT 与 MERGEFORMAT ，通过内环电流反馈控制，实现对电流的无差控制。频率的控制通过锁相环控制实现。

将V/f 控制器输出与PQ 控制器的输出设计为一个负反馈作为V/f 控制器的输入，使得切换前V/f 控制器时刻跟随PQ 控制器的输出，以保证由并网模式切换到离网模式时两者输出状态一致， 从而减小系统由PQ控制转换为V/f 控制时的振荡。当电网恢复正常后， 微电网可由离网运行模式转换为并网运行模式， 系统控制由V/f 控制模式转换为PQ 控制模式。当接到并网指令后，微电网快速调节输出电压的幅值、频率和相位，当微电网并网点电压的幅值、频率和相位与电网的幅值、频率和相位之差在允许容限内时，发出合闸指令，此时系统的并网冲击电流很小， 从而实现了微电网由离网运行到并网运行时平滑切换。

图3中，系统主要包括带通滤波器、比例增益模块和限幅模块， 输出作为系统无功扰动指令。其中，带通滤波器主要用于滤除噪声干扰和直流偏移；比例增益模块使并网时的扰动很小，能够保持系统的稳定， 而在孤岛时可使系统失稳从而检测出孤岛发生；限幅模块则用于限制扰动幅值，防止系统过流或功率因数过低。