微电网逆变器并网/离网运行模式切换控制方法研究

摘要

微电网高效便捷的运行方式和良好的用户体验都与稳定、可靠的控制系统息息相关.当主电网发生故障时,微电网应迅速与主电网断开连接并切换成离网运行模式.当大电网排除故障并重新供电之后,微电网还需并入大电网继续运行.但是,在运行模式切换过程中,不可避免地会对微电网及主电网带来冲击.因此,本文旨在对微电网逆变器并网、离网运行模式之间的平滑切换进行研究,实现运行模式的无缝切换,从而保证微电网平稳运行.　　首先,对微电网逆变器数学模型及其控制原理进行分析.为保持逆变器在运行模式切换时控制策略的一致性,分析基于P-f、Q-V的下垂控制策略,并对其下垂控制部分的各个模块进行设计.同时对并网切换至离网时的孤岛检测方法进行了分析,目的是确定孤岛发生时刻并改变下垂控制方程,从而改善无功功率分配精度.重点分析频率扰动法和带正反馈的频率扰动法,为逆变器并网至离网运行打下基础.　　其次,针对下垂控制策略在并、离网及运行模式切换时需要不同下垂系数的问题,提出一种基于动态下垂系数的微电网控制策略,能够在并网、离网及运行模式切换时对下垂系数进行实时调整,减小随机扰动对系统稳定性的影响.并针对在离网模式时各逆变器输出电压幅值不完全相同的缺陷,向下垂控制方程中加入电压补偿量,提高无功负荷分配精度,保证系统具备良好的动态响应,为实现运行模式平滑切换做准备.　　然后,对微电网逆变器并网、离网两种运行模式之间的转换过程及控制策略进行分析.从并网模式转到离网模式时,针对传统孤岛检测算法检测时间较长的问题,提出一种基于增强型频率正反馈的孤岛检测方法,缩短孤岛检测时间,提高系统动态特性.在微电网逆变器从离网模式转换成并网模式时,采用预同步控制策略使逆变器的输出电压幅值与相位在并网时迅速和大电网进行同步,实现平滑切换.　　最后,对传统固定下垂系数的P-f、Q-V下垂控制方法和本文所提方法进行仿真、实验对比,结果表明本文方法在微电网逆变器运行模式切换时的效果明显优于传统方法,以此证明了本文所提方法的先进性、正确性及可行性.

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