[发明专利]一种储能逆变器并离网及离并网无缝切换的控制方法

说明书

本发明公开了一种储能逆变器并离网及离并网无缝切换的控制方法，通过逆变器输出电压模值、以及逆变器输出电压模值和电流在同步旋转坐标系下D、Q轴的分量计算出瞬时有功功率和无功功率；模拟电网的下垂特性，设置无功功率与电压幅值下垂的无功功率环输出电压、以及有功功率与频率下垂的有功功率环频率；得到的合成参考电压经过电压电流双环控制器后以SVPWM发波使逆变器的输出电压具有与电网电压相同的下垂特性。能够实现并离网和离并网双向无缝切换的控制方法，控制器的环路结构在切换前后保持不变，输出电压在切换瞬间能保持连续性并能稳定在离网下继续运行，达到无缝切换。同时还可以快速准确无误的判断电网故障。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，涉及储能逆变器并离网切换及离并网切换的控制方法。

背景技术

在传统的储能逆变器控制方法中，在并网模式中，逆变器采取电流型控制，作为电流源控制输入输出功率的大小；在离网模式中，逆变器采取电压型控制，作为电压源为负载提供具有稳定的频率与幅值的交流电压。在这两种模式切换必然导致暂态冲击与振荡，尤其是在带负载切换时更剧烈，使得切换失败。

中国专利CN 106655255 A公开了一种光伏储能逆变器的并/离网、离/并网切换方法和电路，对PCS的启停时刻以及切换电路中各个开关的动作时序进行严格限制，保证并网模式与离网模式间切换的安全与可靠。但这种方法切换过程中PCS必须停机再开机，负载的供电无法连续。

中国专利CN 104319815 A公开了一种微网变流器的并/离网无缝切换方法，通过判断负载电压与额定电压的差值来判断电网异常并切换控制模式。这种方法存在电流型控制和电压型控制两种模式的切换，切换过程的连续性与稳定性无法保证，同时，仅仅通过电压差值判断电网是否故障并不可靠，另外，该方法只能从并网切换至离网无法在保证负载在连续供电的要求下从离网切换至并网。

中国专利CN 104795827 A公开了一种储能储能逆变器的切换电路及其并网/离网切换方法和装置，该方法只介绍了并离网切换电路却没有逆变器在并离、网状态下控制模式的介绍，即使滤波电路的切换能在并离网切换瞬间保持电压的稳定提高滤波性能，但切换之后，是否能稳定运行未可知。

因此，有必要提供一种行之有效的逆变器并离网及离并网双向无缝切换的方法，解决上述问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术的缺陷，提供一种能够实现并离网和离并网双向无缝切换的控制方法，输出电压在切换瞬间能保持连续性并能稳定在离网下继续运行，达到无缝切换的效果。

进一步的，本发明还提供判断电网故障的检测方法，组合使用幅值偏差、频率偏差和功率逆流判断，可快速准确无误的判断电网故障。

为解决上述技术方案，本发明采用如下技术方案：

一种储能逆变器并离网及离并网无缝切换的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

S101、逆变器输出电压Ua、Ub、Uc和电流Ia、Ib、Ic经过Clark变换和Park变换，求出逆变器输出电压模值Vm；并计算逆变器输出电压模值Vm在同步旋转坐标系下D、Q轴的分量Vd，Vq、以及电流在同步旋转坐标系下D、Q轴的分量Id、Iq；

S102、由同步旋转坐标系下的各分量Vd、Vq、Id、Iq计算出瞬时有功功率P＝Vd*Id+Vq*Iq和无功功率Q＝Vd*Iq+Vq*Id；

S103、模拟电网的下垂特性，设置无功功率与电压幅值下垂的无功功率环输出电压Vm-ref；模拟电网的下垂特性，设置有功功率与频率下垂的有功功率环频率f-ref；

S104、将无功功率环输出电压Vm-ref设置为给定电压模值Vref，将给定电压模值Vref与逆变器输出电压模值Vm的差作为比例积分PI控制器的输入，通过PI控制器得到合成参考电压所需的模值V，并将有功功率环输出的频率f-ref经过积分之后得到合成参考电压所需的角度θ；