[发明专利]基于频率和电压限幅的下垂控制无缝切换控制方法

说明书

本发明属于微电网技术领域，尤其涉及一种基于频率和电压限幅的下垂控制无缝切换控制方法，在微电网发生但还未检测到非计划孤岛时，采用限幅器限制PCC点的电压及频率不会越限，并确定孤岛模式下的下垂控制系数；在微电网检测到非计划孤岛时，将变流器控制切换到下垂控制环节，实现基于频率和电压限幅的下垂控制无缝切换控制。通过设置电压和频率限幅器，限值电压和频率波动，保证PCC点电压和频率的质量，在非计划孤岛发生时，保证切换过程中PCC点的电压及频率不会越限，使其能满足负载的工作需求，并能够通过下垂特性修改孤岛模式下变流器输出功率的参考值，进而满足负载的功率要求，完成PCC点电压的切换过程的平滑过渡。

技术领域

本发明属于微电网技术领域，尤其涉及一种基于频率和电压限幅的下垂控制无缝切换控制方法。

背景技术

微电网有并网模式和孤岛模式两种运行模式。并网运行模式，是指微电网通过变流器和主电网相连，在供给本地负载功率的同时还与主电网进行功率交换；孤岛运行模式，是指微电网不与主电网相连，只供给本地负载功率。

微电网由并网模式到孤岛模式的转换有两种情况，计划性孤岛或非计划孤岛。按照微电网的控制方式和输出能力与负载的关系，事先做出合理的孤岛划分，然后切断和主电网的联系而依然维持当地负载的正常运行，称为计划孤岛。而微电网连接到主电网时，当有人误操作或主电网故障，引起断路器跳闸，形成微电网带当地负载独立工作的情况，这种情况具有突发性和随机性，称为非计划孤岛。由于非计划孤岛的不确定性，如何保证微电网在非计划孤岛切换时能够保证本地负荷稳定的正常供电显得尤为重要。

微电网中通常含有不止一类分布式电源，此时，需要使用两个或两个以上的变流器，在不使用通讯互联线的情况下，含有多变流器的微网中采用下垂控制方法能实现对各分布式电源的输出功率进行自动分配，具有很大的优势。

目前，无缝切换技术的方法有多种：技术[1]WANG Yanjie,ZHAO Guopeng.DirectCurrent Control Strategy for SeamlessTransfer of Voltage Source Inverter inDistributed Generation Systems[C].IETConference on Renewable PowerGeneration,RPG 2015.采用直接电流控制外环电容电流内环电感电流的方法，通过间接控制电容电流的大小来的小控制电容两端的电压，进而控制PCC点电压的平滑过渡；技术[2]陈杰,陈新,冯志阳.微网系统并网/孤岛运行模式无缝切换控制策略[J].中国电机工程学报,2014,34(19):3089-3097采用传统的外环电压和内环电感电流控制方法，同时改进孤网到并网的同步锁相算法，实现并网到孤网切换时的无缝切换过程。

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，需要设计控制策略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。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于频率和电压限幅的下垂控制无缝切换控制方法，在微电网发生但还未检测到非计划孤岛时，采用限幅器限制PCC点的电压及频率不会越限，并确定孤岛模式下的下垂控制系数；在微电网检测到非计划孤岛时，将变流器控制切换到下垂控制环节，实现基于频率和电压限幅的下垂控制无缝切换控制。

所述下垂控制系数通过考虑微电网中各变流器的容量及微电网运行规定的电压和频率偏差允许值确定，并绘制下垂曲线，得到对应的电压及频率指令值。

所述下垂控制的电压f及频率E指令值计算公式如下：