[發明專利]一種微電網逆變器的無縫切換控制策略

有效

• 申請號: 202110686034.0
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113517716B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 楊艷;王業琴;洪程;胡冰垚;柯湘怡;袁捷;韓思宇;耿濤
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/5387;H02M3/156;H02M1/088
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 吳晶晶

本發明涉及逆變器控制技術領域，公開了一種微電網逆變器的無縫切換控制策略，該逆變器結構包括光伏陣列、DC?DC升壓電路、單相全橋拓撲結構、LC/LCL可變濾波器、負載、抗飽和虛擬慣性模塊、電壓加權控制模塊、SPWM調制模塊，在微電網逆變器進入并網運行時，對電流控制環加入電壓加權控制；當系統發生故障使得微電網運行在孤島模式時，引入抗飽和虛擬慣性模塊來給控制器增加阻尼。本發明克服了逆變器運行在孤島模式下不具備成網能力的缺點，還避免了逆變器在脫網過程中，誤差大幅波動造成的網側電壓超調的現象；還緩解電流型獨立運行階段的暫態電流沖擊，在不增加控制器復雜度的前提下實現控制模式無縫切換。

技術領域

本發明涉及逆變器控制技術領域，具體涉及一種微電網逆變器的無縫切換控制策略。

背景技術

微電網是在分布式發電基礎上形成的一種新型供電方式，可以連接主電網并網運行，也可以脫離主電網孤島運行，兩種方式是為了能使逆變器更安全可靠的為系統負荷供電。我國光伏微電網的主要特征為“小微電網、大市場”。當光伏陣列產生的電能充足時，系統并網運行，在該模式下系統既能夠保證本地負載的正常工作，又可以將逆變器輸出的多余電能輸送至電網，可充分提高能源的利用率；當發生電網故障或者停電的情況下，系統切換至孤島模式，獨立地給本地負載供電。

在正常的工業生產中，為了保證對敏感、重要的負載提供持續、不間斷的交流電，在很多情況下系統需要改變工作模式，在兩種模式的切換過程中，逆變系統以及電網設備的相關環節可能出現較大的電壓、電流沖擊，這對電網、負載和逆變器都極為不利。這就要求控制系統必須準確、快速地實現兩種控制方式的轉換，保證切換時刻，本地負載電壓突變盡可能要小，以減少其(特別是敏感性負載)損害，同時并網電流要控制得當，以免過電流對電網設備造成影響。因此，本發明提出一種抗飽和虛擬慣性的微電網逆變器電壓加權控制策略，來完成微電網逆變器運行模式間的無縫切換。

發明內容

發明目的：針對現有技術中微電網切換過程容易失穩的問題，本發明提供一種微電網逆變器的無縫切換控制策略，在微電網逆變器進入并網運行時，對電流控制環加入電壓加權控制以緩解切換過程中的瞬態電流沖擊；當系統發生故障使得微電網運行在孤島模式時，引入抗飽和虛擬慣性模塊來給控制器增加阻尼，防止電流瞬間劇烈變化損壞器件。

技術方案：本發明提供了一種微電網逆變器的無縫切換控制策略，所述逆變器結構包括依次相連的光伏陣列PV、DC-DC升壓電路、單相全橋拓撲、LC/LCL可變濾波器以及負載，還包括雙模式無縫切換控制模塊，所述雙模式無縫切換控制模塊電壓加權控制模塊、抗飽和虛擬慣性模塊，在雙模式無縫切換控制模塊的控制下產生的SPWM開關函數驅動單相全橋拓撲的功率開關器件運作，使得直流電壓V_dc對電感進行充放電，經濾波后在負載側輸出交流電；孤島運行模式采用負載側電容電壓獨立控制；并網運行模式采用進網電流并網控制，所述控制方法如下：

電壓型獨立控制階段：所述微電網逆變器運行在孤島模式，連接至本地負載，電壓給定按照需求給定，微電網逆變器工作在并網模式時，判斷輸出電壓、相位、頻率滿足并網要求后，驅動雙向晶閘管使得LC/LCL可變濾波器中的S1關斷，S2導通進入并網運行；

由于控制模式優先切換完成，系統進入暫態電流型獨立控制階段，電流環控制受到電壓加權控制模塊的電壓加權K·H_c(s)作用后輸出控制力；

待暫態結束后，逆變器進入電流型并網控制階段，逆變器輸出電壓u_c受到鉗位后等于電網電壓u_g，通過進網電流i_g計算用戶所需功率，進一步給定電流頻率f^*與峰值經過誤差計算與所述抗飽和虛擬慣性模塊后合成電流進網電流參考值進行電流型并網控制。

進一步地，所述LC/LCL可變濾波器設計包含如下步驟：