[发明专利]应用于微型电网系统孤岛和并网模式的改进切换控制方法

说明书

本发明涉及微型电网领域，尤其涉及应用于微型电网系统孤岛和并网模式的改进切换控制方法，包括：各电压源逆变器在孤岛模式时根据孤岛控制策略计算其基准信号V_ref.I，在并网模式时根据并网控制策略计算其基准信号V_ref.G，并根据基准信号控制其输出电压；中央控制单元负责发送模式切换指令；在从孤岛模式切换至并网模式的过程中，中央控制单元采用公共电网电压相位跟踪和有效值跟踪控制策略实现交流母线电压与电网电压同步，随后各电压源逆变器收到指令后从孤岛控制策略切换至并网控制策略，从而实现无缝切换；在从并网模式切换至孤岛模式的过程中，各电压源逆变器收到指令后从并网控制策略切换至孤岛控制策略，从而实现无缝切换。

技术领域

本发明涉及微型电网领域，尤其涉及应用于微型电网系统孤岛和并网模式的改进切换控制方法。

背景技术

随着石油、煤炭等化石燃料价格的不断上涨，世界各国都在采取各种措施应对能源危机带来的挑战。目前，全世界都在积极推进新型高效能源系统的建设，其中，分布式发电、可再生能源和微型电网技术是当前研究的热点之一。

分布式发电技术可以集成太阳能、风能等多种类型的可再生能源以及多种能量存储单元，通过逆变器等电力电子设备将其连接至公共母线并组成微型电网系统，实现能源的高效率利用，并向用户提供高质量的电能。该系统将分布式发电单元、分布式储能单元、用户负载以及控制系统相结合，将整个微型电网系统看作公共电网的一个负载，使其既可与公共电网并网连接(并网运行模式)，也可以在公共电网异常或者需要检修时与电网断开单独运行(孤岛运行模式)。其中，当公共电网由于电气故障等原因失效，微型电网被动的进入孤岛模式，称为被动孤岛运行模式；当微型电网由于公共电网需要调试、调度等原因接受上级控制系统指令，主动地切断与公共电网的电气连接，称为主动孤岛运行模式。

传统上，当微型电网处于并网模式时，其公共母线直接与电网连接，分布式单元通常工作在电流源模式，以实现精确的潮流控制。而在孤岛模式时，公共母线与电网断开连接，通常需要多个分布式单元工作在电压源模式，以保证母线电压的质量，并保证系统的稳定性和冗余性，同时还需要引入电压源并联运行控制策略以实现多个电压源分布式单元精确的分摊负载功率并消除电压源分布式单元之间的环流。

在这种情况下，当微型电网在并网模式和孤岛模式之间切换时，分布式单元的控制方式也要在电流源和电压源之间切换。在这个动态过程中，控制策略的切换会导致在切换瞬间开关管驱动信号的不连续，极易造成开关动作时母线电压或电流的冲击、振荡、跌落、过冲以及频率失控等问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出应用于微型电网系统孤岛和并网模式的改进切换控制方法，以实现并网模式和孤岛模式之间进行无缝的切换。

应用于微型电网系统孤岛和并网模式的改进切换控制方法，该微型电网系统包括：中央控制单元、若干发电单元以及若干电压源逆变器，所述发电单元分别通过电压源逆变器与交流母线连接，所述交流母线通过模式切换开关与公共电网连接，所述中央控制单元与各电压源逆变器的控制器相连，同时负责监测公共电网和交流母线，并控制模式切换开关的闭合与断开，该切换控制方法包括：

当工作在孤岛模式时，各电压源逆变器根据孤岛控制策略计算各自的基准信号V_ref.I，并根据基准信号V_ref.I控制各自的输出电压；

当工作在并网模式时，各电压源逆变器根据并网控制策略分别计算得到该控制周期的基准角频率、基准电压的角频率以及基准电压的有效值，再根据该控制周期的基准角频率、基准电压的角频率以及基准电压的有效值计算各自的基准信号V_ref.G，并根据基准信号V_ref.G控制各自的输出电压；