[发明专利]基于电感参数设计的无缝切换控制方法

说明书

本发明属于微电网技术领域，尤其涉及一种基于电感参数设计的无缝切换控制方法，通过考虑电感基波压降以及电感纹波电流确定微电网变流器滤波电感值，使得在微电网发生非计划孤岛时PCC点电压波动不超过允许值，实现微电网变流器的并网与孤岛之间的无缝切换。具体包括：通过引入电感基波压降比参量来分别表达并网条件下变流器输出电压的极值和孤岛条件下变流器输出电压的极值，并确定孤岛条件下PCC点电压极值，通过设定PCC点电压极值的波动限值来得到微电网变流器滤波电感表达式；再结合波纹电流系数参量在实际工程中的要求来确定微电网变流器滤波电感值的范围。本方法只需设计合适的电感参数就可以实现无缝切换，简单易行，控制简便。

技术领域

本发明属于微电网技术领域，尤其涉及一种基于电感参数设计的无缝切换控制方法。

背景技术

近年来，随着能源危机与环境问题的不断加重，世界各国纷纷将目光投向了环保、高效、可靠的分布式发电技术，而由小容量分布式电源形成的微电网受到了很多关注。微电网中的分布式电源包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电源、风力发电机、蓄电池和高速飞轮等，而微电网通常需要通过电力电子装置与常规电网并网运行。

微电网主要存在两种典型运行模式，分别是并网模式和孤岛模式。在电网正常运行时，微电网与电网相连，并向电网注入功率或吸收功率，称为并网模式；当电网发生故障时，引起电网断路器跳闸，原并网运行的微电网电源系统处在孤岛运行状态，形成微电网电源带当地负载独立工作的情况，称为孤岛模式。微电网工作于并网模式时，微电网所连电网为负载提供电压及频率支撑，变流器采用恒功率控制，向电网输送功率。而当微电网所连电网发生故障时，微电网需要工作于电压源模式，为负载提供电压及频率支撑。而由于微电网检测到非计划孤岛发生具有时间延时，此时可能发生微电网中变流器输出电压及频率无法满足负载工作需求。因此，需要设计控制方法来实现微电网非计划孤岛发生时PCC点电压及频率波动满足负载工作需求，以完成并网到孤岛切换过程中PCC点电压的平滑过渡，实现对微电网中负载的不间断供电。

如何在并网与孤岛之间切换时保证供电可靠性，而不受两种模式切换的影响，一些学者对其进行了研究。已有两种方法来实现并网转孤岛的无缝切换：已有技术[1]，见IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS第29卷第7期出版的“Indirect CurrentControl Based Seamless Transfer Of Three-phase Inverter in DistributedGeneration”，该方法使用间接电流控制方法，其中包含两个级联反馈环，负载和滤波电容并联，在孤岛发生时，电压环的参考值被限幅器固定，负载电压被电容电压环直接控制，保证了负载的供电质量。已有技术[2]，见IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS第29卷第3期出版的“A Unified Control Strategy for Three-phase Inverter inDistributed Generation”，该技术方法也可称为间接电流控制方法，在该方法中首先检测电网电压，将电网电压转变成变流器输出参考电流，通过改变输出电流的参考值来调节变流器输出的功率，进而实现并网到孤岛切换时负载电压的平滑过渡。

微电网工作于并网模式时，微电网所连电网为负载提供电压及频率支撑，变流器采用恒功率控制，向电网输送功率。而当微电网所连电网发生故障时，微电网需要工作于电压源模式，为负载提供电压及频率支撑。而由于微电网检测到非计划孤岛发生具有时间延时，此时可能发生微电网中变流器输出电压及频率无法满足负载工作需求。因此，需要设计控制方法来实现微电网非计划孤岛发生时PCC点电压及频率波动满足负载工作需求，以完成并网到孤岛切换过程中PCC点电压的平滑过渡，实现对微电网中负载的不间断供电。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于电感参数设计的无缝切换控制方法，通过考虑电感基波压降以及电感纹波电流确定微电网变流器滤波电感值，使得在微电网发生非计划孤岛时PCC点电压波动不超过允许值，实现微电网变流器的并网与孤岛之间的无缝切换。