[发明专利]基于改进感性下垂控制的光伏微网系统离并网无缝切换系统

说明书

基于改进感性下垂控制的光伏微网系统离并网无缝切换系统，涉及离并网无缝切换技术领域。本发明为了解决现有的离并网无缝切换控制中采用的下垂控制存在控制速度较慢，对瞬态的网侧电压波动及直流输入侧的波动无法实现良好的动态补偿，并且无法对逆变器输出电流进行直接控制，并网状态下注入电网中的电能质量不可控，并网电流波形无法达到理想状态的问题。控制系统用于实时监测离网控制系统中逆变器输出电压和并网控制系统中电网电压，当检测到电网发生故障且短时间内无法恢复时，断开静态开关，在离网控制系统控制下工作，当逆变器输出电压的过零点与电网电压的过零点重合时，闭合静态开关，在并网控制系统控制下工作。它用于实现离并网无缝切换。

技术领域

本发明涉及基于改进感性下垂控制的光伏微网系统离并网无缝切换系统。属于离并网无缝切换技术领域。

背景技术

光伏微网与传统电网相比，有三种运行状态：孤岛运行、并网运行和离/并网切换运行模式。孤岛运行时，要求其能够维持自身电压和频率的稳定，将能量供给本地负载，并网逆变器工作在电压源模式。并网运行时，光伏微网通过PCC点与大电网相连，在保证本地负载功率需求的同时与大电网进行功率交换，并网逆变器通常工作在电流源模式。在离并网切换过程中，由于采用不同的控制策略，将产生暂态冲击，甚至影响微网系统及主网系统的稳定运行、影响设备的使用寿命。

为保证切换过程平滑无冲击，应当设计相应的控制策略。有学者提出通过对电压电流加权控制实现无缝切换控制策略，并给出了加权系数选取原则。然而，该控制器结构复杂，且仍然是基于传统的离网电压型控制和并网电流型控制，从本质上未实现控制器在离并网状态下的统一，仍然存在一定程度的离并网切换瞬态冲击。还有学者提出了基于超级电容和蓄电池混合储能系统实现无缝切换控制策略。但该方法采用了额外的装置，增加了成本。

下垂控制是广泛应用于逆变器并联系统中的一种控制方法，其基本思想源自于同步发电机的下垂外特性，引入下垂方程建立了逆变器输出电压频率幅值和有功无功功率的线性关系。但是，传统下垂控制在应用于并网控制中存在诸多缺陷。其中，由于下垂方程入口参数包括逆变器输出的有功和无功功率，因而控制速度被限制在了工频周期，最外环的控制速度较慢，对瞬态的网侧电压波动及直流输入侧的波动无法实现良好的动态补偿。甚至，传统下垂控制仍然无法对逆变器输出电流进行直接控制，并网状态下注入电网中的电能质量不可控，并网电流波形无法达到理想状态。

发明内容

本发明是为了解决现有的离并网无缝切换控制中采用的下垂控制存在控制速度较慢，对瞬态的网侧电压波动及直流输入侧的波动无法实现良好的动态补偿，并且无法对逆变器输出电流进行直接控制，并网状态下注入电网中的电能质量不可控，并网电流波形无法达到理想状态的问题。现提供基于改进感性下垂控制的光伏微网系统离并网无缝切换系统。

基于改进感性下垂控制的光伏微网系统离并网无缝切换系统，它包括控制系统、离网控制系统和并网控制系统，

控制系统，用于实时监测离网控制系统中逆变器输出电压和并网控制系统中电网电压，当检测到电网发生故障且短时间内无法恢复时，控制静态开关断开，使光伏微网系统在离网控制系统的控制下工作，当逆变器输出电压的过零点与电网电压的过零点重合时，闭合静态开关，使光伏微网系统在并网控制系统的控制下工作，实现离并网无缝切换；

并网控制系统4，用于将电网输出电压v_grid经过锁频环控制生成电网相位θ_grid，并采集光伏侧的电流I_PVn和电压V_PVn经由MPPT控制器生成光伏侧的参考电压V_PVrefn，光伏侧的参考电压V_PVrefn同电网相位θ_grid一起输入到电流型控制器进行处理，生成全桥逆变电路的驱动信号，驱动光伏微网系统为负载供电并将多余能量馈送至电网；

离网控制系统包括逆变器输出有功功率稳定模块1，电压控制模块2和电流控制模块3，