[发明专利]基于下垂控制的微网逆变器的并网预同步控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于下垂控制的微网逆变器的并网预同步控制方法，属于功率变换技术中的微网逆变器控制技术。

背景技术

将分布式电源以微网的形式接入大电网并网运行，是实现分布式发电大规模应用的有效途径。微网存在并网和孤岛两种典型运行模式，当微电网处于并网运行模式时，由大电网提供刚性的电压和频率支撑；当大电网发生故障或电能质量不满足负荷要求时，微电网断开与大电网的连接，转入孤岛运行模式，此时微网内部电压和频率失去大电网的支撑，需由微网内部微电源充当电压源角色。基于下垂(droop)控制方法的三相微网逆变器，输出呈现电压源的特性，能够为孤岛运行模式下的微网提供电压和频率支撑，并且能够基于本地信息自动实现微网系统功率变化时电源与负荷之间的功率平衡，因此在微网下获得了广泛的研究和应用。

通过对微网与大电网公共连接点(PCC)端口处并网开关的控制，可实现微网并网运行与孤岛运行模式的转换。微网由孤岛向并网模式切换时，由于孤岛模式下按照下垂特性工作的电压源型逆变器输出电压与大电网电压会发生偏离，因此并网过程中两者间的同步问题是实现平滑切换的关键。

现有技术中为了解决由于电网电压和微网电压不同步而导致的并网电流冲击，往往通过检测技术，针对微网电压与大电网电压频率和相位的不一致，寻求两者过零点且相位差相对最小的时刻闭合并网开关，从而把模式转换过程中的冲击电流降到最小；或者在并网时刻，通过在公共连接点(PCC)处线路上接入一个限流电阻进行并网，以减小并网合闸瞬间冲击电流，待并网完成后再将此限流电阻切除。由于上述方法没能实现逆变器输出电压与电网电压的追踪同步，所以不能从根本上抑制并网电流冲击。

本发明提出了一种基于下垂控制的微网逆变器的并网预同步控制方法，当孤岛模式下运行的逆变器收到并网的指令信号后，将启动并网预同步控制，与下垂控制共同作用实现逆变器输出电压对大电网电压的相位和频率追踪，待同步完成后，再闭合并网开关，从根本上抑制了并网过程的电流冲击，从而有利于实现微网由孤岛模式到并网模式的平滑切换。

发明内容

本发明旨在提出了一种基于下垂控制的微网逆变器的并网预同步控制方法，用以解决微网由孤岛模式到并网模式切换时，微网电压与大电网电压的同步问题。

本发明具体技术方案的步骤如下：

(1)通过三相软件锁相环(SPLL)技术，获得大电网电压的幅值、频率和相位信息。三相软件锁相环原理为将三相电网电压依次经过αβ变换和dq变换，其中dq变换所使用的参考角度是锁相环的输出，然后对q轴分量做PI调节，PI调节器的输出与固有角频率相加得到输出角频率，再经过一个积分环节后得到最终的输出相位θ_grid，经过如上所述的负反馈调节，最终得到锁相环输出相位角与输入信号的完全同步，实现对电网电压的精确锁相。

(2)本方案直接利用步骤(1)得到的电网电压的相位角θ_grid，按照下式对逆变器三相输出电压u_oa，u_ob，u_oc做dq变换：